DE1669574A1 - Faserstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Faserstoffe und auf Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß thermoplastische fadenbildende Stoffe,, z.B. Zelluloseester, welche in organischen Lösungsmitteln gelöst sind, in ein Nicht-Lösungsmittel zerstäubt werden können, um einen faserartigen Füllstoff zu erzeugen, der zufolge einer Trübungserscheinung weiß und undurchsichtig ist» Das sieh ergebende geweißte faserförmige Zelluloseester unterscheidet sich von den normalen Füllstoffen mit großer Undurchsichtigkeit, z.B. Ton und Titandioxyd, grundsätzlich insoweit, als es weder einen hohen Refraktionsindex noch eine außerordentlich kleine Partikelgröße hat, sondern es besitzt einen hohen Grad an Undurchsichtigkeit, die durch · seinen Lichtzerstreuungskoeffizienten gezeigt wird und zufolge seiner faserförmigen Natur ein hohes Festhaltungs-

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vermögen' bei einem Papierherstellungsverfahren. Im Gegensatz zu üblichen Füllstoffen sind, die synthetischen Fasern gemäß der Erfindung imstande, sich zufolge ihrer faserförmigen Natur miteinander und mit anderen Fasern zu verfilzen, und es können Wasserfilme, welche loo % der synthetischen Fasern gemäß der Erfindung enthalten, hergestellt werden. Weiterhin besitzen die neuen faserförmigen Füllstoffe mikroporöse Strukturen, sind, imstande, Wasser aufzunehmen, und sind imstande, Papierüberzüge aufzunehmen. Zelluloseester in gesponnener Fadenform sind in der Teohßik bekannt und sind in den USA-Patentschriften 2 o7o a51 und 2 087 0I9 aufgezeigt. Ungeweißte Zelluloseacetat-Fasern sind in der Technik bekannt und können durch Verfahren hergestellt werden, die in der USA-Patentschrift 2 988 469 aufgezeigt sind, bei welchem eine Zelluloseacetat enthaltende Lösung in einen einseitig gerichteten frei fließenden und eine hohe Geschwindigkeit aufweisenden Dusenstrom, eytrudiert wird, um ohne die Bildung von Körnungen ungeweißte Fasern zu erzeugen. Jedoch zeigen alle diese Patente nicht die Erkenntnis der Möglichkeit und das Bedürfnis zur Erzeugung von geweißten Fasern zur Verwendung als Füllstoffe. Das Vorhandensein von ungeweißten Fäden in einer Papierware kann zufolge der Tatsache keine gleichmäßige Überzugslage hervorrufen, daß die durchschimmernden Fäden dem Wasser Widerstand leisten und das Papier einen Überzug in gleichförmiger Weise nicht annimmt.

^: ·..■'-. ,,.._rii 1008*2/1807

, .... ... BAD OftlGiNÄL

Der Trend in der Papierindustrie zu Druckpapieren von geringeren¹ Gewicht hat es notwendig gemacht, ein Mittel zu finden, um die optischen Eigenschaften in leichtgewichtigen Blättern aufrechtzuerhalten, die gewöhnlich in Papieren s ch vier en Gewichtes vorgefunden werden. Die Verwendung von üblicher: Füllpigmenten, ζ-.B. Ton und Titandioxyd, in erhöhten Mengen, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erhalten, ergibt eine starke Verminderung der Festigkeitseigenschaften, die in einem bereits geschwächten Papier leichten Gewichtes nicht geduldet werden können. Die faoorförrnigen weißen undurchsichtigen Füllstoffe aus Zellulcoederivaten gemäß der Erfindung schaffen ein Mittel, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erhalten« Die fascrförmigen Füllstoffe gemäß der Erfindung können üblichen Füllstoffen zugegeben werden, um die optischen Eigenschaften des fertigen Papieres zu verbessern,' ohne die Fes~igkeitseigenschaften des Papieres merklich zu beeinträchtigen, und sie können an dem nassen Ende eines Papier- (f Herstellungsverfahrens"mit einem Festhaltevermögen etwa bis zu 9o % hinzugefügt werden im Vergleich zu einem Festhaltevermögen von etwa ^o $ für Ton und 4o % für Titandioxyd. Durch die Verwendung der Füllstoffe gemäß der Erfindung kann ein Papier auf der Basis von 26 Pfund (engl.) (je 33oc sq.ft) hergestellt werden, das optische Eigenschaften gleich denjenigen eines üblichen ^o-Pfund (engl.)-Papieres hat.

Weiterhin wurde gefunden, daß Übliche Pigmente in- den fäserförmigen geweißten Zelluloseestern eingeschlossen werden können, um die* Eigenschaften der Undurchsichtigkeit der geweißten Fasern zu erhöhen, und dennoch wurde überraschend festgestellt, daß die Festigkeitseigensehaften des Papieres, welchem; die pigmentierten fäserförmigenFüllstoffe zugegeben werden, nicht nachteilig beeinflußt werden. Es wurde in der Tat gefunden, daßpigmentierte Zelluloseester gegenüber nicht pigmentierten Zelluloseestern sogar etwas verbesserte Festigkeitseigenschaften haben. Weiterhin ist. die Erfindung auf der Erkenntnis aufgebaut, daß übliche Pigmente in dem Papier mit Zurückhältungspegeln zurückgehalten werden können/ die bisher unbekannt wären, und zwar durch die neue Verwendung von faserförraigen geweißfcen Zelluloseestern, welche durch Einkapselung oder Einhüllung die mineralischen Pigmente enthalten.

Die fäserförmigen Füllstoffe gemäß der Erfindung werden durch einen Zerstäubüngs-Sprühvorgang vorbereitet, bei welchem eine faserbildende Zerstäubungsflüssigkeit mit potentiellen Weißmaehungseigenschaf ten in ein Fällbad zerstäubt wird, welches für den löslichen Teil der Zerstäubungsflüssigkeit ein NIcht-LÖsungsmittel enthält. Im besonderen wird ein Zerstäubungsansatz, welcher ein Zelluloseester, z*B. Zelluloseacetat oder Zelluloseacetatbutyrat, ein mit Wasser vermischbares organisches Lösungsmittel, ZiB, Aceton, und ein kritisches Wasservolumen enthält,

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BAD

unter Druck einer oder mehrerer Zerstäubungssprühdüsen zugeführt, die in einer kritischen Entfernung des Ausfällbades aus Wasser oder Wasser und Aceton angeordnet sind. Wenn der Zerstäubungsansatz aus der Zerstäubungsdüse herausgesprüht wird, werden Pasern von geweißtem Zelluloseester abgegeben, und die geweißten Fasern werden in dem Ausfällbehälter gesammelt, wo das Weißmachungsphänomen sich bis zur Beendigung fortsetzt, da das verbleibende Äceton-Lösungsmittel in den Fasern durch das Nicht-Lösungsmittel Wasser ersetzt wird, welches mit Aceton mischbar ist. Das Endprodukt ist ein weißes undurchsichtiges glänzendes faserförmiges Zelluloseester, das eine Faserlänge im Bereich von etwa o,oj5 mm bis 1,86 mm und eine Breite hat, welche von etwa 2 bis 51 Mikron variert» Die pigmentierten Fasern haben allgemein eine Faserlänge von 0,03 mm bis Ι,βο mm und eine Breite von etwa 1 bis 82 Mikron. ;

Falls eine Lösung aus Zelluloseester mit oder ohne mineralischem Pigment, das in Aceton gelöst ist, in ein Wasserbad zerstäubt wird, tritt ein teilweises Weißen des sich ergebenden Produktes auf, es wird jedoch auch ungeweißtes Material gebildet, und wenn es dem Papier einverleibt wird, nehmen die ungeweißten Zelluloseesterfasern die Form von klaren glänzenden Teilen an, welche von Papierüberzügen oder Druckfarben nicht angenommen werden. Als Teil der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß, um ein faserförmiges Produkt zu erzeugen* welches für Papierüberzüge vollstän-

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dig aufnahmefähig ist, eine Menge eines Nicht-Lösungsmittels/ z.B. Wasser, für das ^zellüloseester bei der Sprühzerstäubung benötigt wird, um das Weißmachen des größten Teiles, gegebenenfalls aller Pasern, zu gewährleisten. Falls die Menge an Wasser ungenügend ist, leiden die optischen Eigenschaften des faserförmigen Füllstoffes, weil ein voll-^ ständiges Weißmachen nicht erhalten wird. Falls die Wassermenge zu große ist, kann das Zelluloseester nicht aufgelöst werden. Die Menge an Wasser, die mit Sicherheit in dem flüssigen Träger für das Celluloseester in dem Zerstäubungsansatz geduldet werden kann, ist diejenige Menge, welche das Verhältnis von bis 1 Teil Wasser je 3 Teile Aceton enthält»

Aceton ist zwar das bevorzugte Lösungsmittel für das Harz in der Zerstäubungslösung, jedoch können auch andere mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel, z.B. Methylzelluloseacetat, Ä'thyllactat und eine Mischung von 9 Teilen Aceton mit 1 Teil MethanolrfGewichtsteile) in der ZerstäubungslÖsung verwendet werden. Nicht-Lösungsmittel, die kein Wasser und mit Aceton mischbar sind, z.B. Methanol und Äthanol, können anstelle von Wasser in der Zerstäubungslösung und in dem Ausfällmedium ebenfalls verwendet werden.

Anfeuchtmittel können in dem Zerstäubungsansatz gemäß der Erfindung verwendet werden, um die Grenzschiehtspannung der Zerstäubungslösung zu beeinflussen*. Ein. AnfSuchtmittel, z.B. Seife, senkt die Grenzschichtspaimung> und eine feinere-.PartikelgrÖßen-Ver-teilung vpn Pasern wird. erhalten. An-'"*

.« .^ f§t8i2/16Öi^f

BADORtGlNAL

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feuehtmittel, welche bei der Erfindung mit Erfolg verwendet worden sind, sind saure Pefctseifenv Z.B* NatrituTistea-rat, Kaliumstearafc, Natrium- und Kaliumoleate, und Natrium- und Kaliumpalmitate, Trinatriurnphosphat, Natriumphosphat, Nonylphenoxypoly-(&thylenoxy)~äthanol, PolyalkylenglGol und polyoxyathyliniertes Älkyläminoamid, in Mengen, welche sich bis zu 5 % des Wasseranteiles des Zerstäubungsansafczes ändern. Es wird angenommen, daß, wenn ein Zerstäubungsansatz

'■■'"■■' ■.'■.'■'■■■■■ ■ (I

gem'iß der Erfindung zerstäubt wird, der flüssige Nebel durch die Luft auseinandergerissen wird, und die Fliissigkelt bricht zu Fäden auf, die von der flüssigen Masse getrennt werden* Diese umschließen das Pigment, wenn es vorhanden ist. Diese Fäden ziehen sich zufolge der Oberflächenspannung gewöhnlich zusammen. Bei dem Verfahren verhindert die Einstellung des Abstandes der Zerstäubungsdüse von demftusfällbad und die Verwendung eines Änfeuchtmittels iii dem Zerstäubungsansatz die Bildung von Tropfen und halt die faserförmige Struktur des geweißten Produktes aufrecht, Jj

Die Verwendung eines Anfeuchtmitteis wird vorgezogen, ist jedoch für die Herstellung von geweißten Fasern nicht notwendig« ; '-' '■ -.-".ν-" "■-.."-.

■Wie oben ausgeführt, ist weiterhin der Abstand von der Zerstäuberdüse zu dem Ausfallbad ein wesentlicher Faktor bei der Herstellung der heuen faserförmigen Füllstoffe ge- * ■ maß der Erfindung, Es sind Abstände im Bereich von etwa 1,2 cm bis etwa 11,25 cm mit Erfolg verwendet worden mit

einem bevorzugten Abstand von etwa 2,5 om. Es wurde gefunden, daß, falls ein Abstand von mehr als etwa 11,25 cni von der Zerstäuberdüse zu dem Ausfällbad verwendet wird, das Erzeugnis seine faserförmige Natur zugunsten kugeliger Teilchen verliert. Demgemäß hat, wenn ein kugelartiges Erzeugnis in einen Papiereintrag einverleibt wird, das Papier-Enderzeugnis ein fleckiges Aussehen, insbesondere auf der Filzseite, da der kugelartige Füllstoff die Tendenz iriat, zu schwimmen und durch die Schicht hindurch nicht gleichförmig dispergiert ist. Daher bilden die geweißten Fasern die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, jedoch können ge- . weißte Zelluloseester in anderer Partikelform, z.B. kugelartige "Körnungen" als Füllstoff verwendet werden.

Der Zerstäubungsansatz kann ein Zelluloseester enthalten, z.B. Zelluloseacetat, Zelluloseacetatbutyrat oder Benzylzellulose oder Mischungen dieser Teile. Die bevorzugten Bildner des thermoplastischen Fadens sind Zelluloseacetat fe und Zelluloseacetatbutyrat, und der Zerstäubungsansatz kann ein beliebiges Aceton-zu-Harz-Verhältnis von etwa 5 Teilen Aceton zu 1 Teil Harz enthalten, unterhalb welchem Verhältnis es schwierig wird, das Harz aufzulösen. Verhältnisse von Aceton zu Harz bis etwa 15 : 1 sind mit Erfolg verwendet worden, mit einem bevorzugten Bereich von etwa 4 ; 1 bis 7 * 1- Verhältnisse von höher als 15 ■: 1 können verwendet werden, jedoch werden diese Verhältnisse wirtschaftlich gesehen unzweckmäßig.

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BAD ORIGINAL

Der Zerstäubungsansatz kann Mengen von mineralischen Füllstoffen enthalten, die sich bis etwa 6? # verändern. Der bevorzugte mineralische Füllstoff ist Titandioxyd. Andere Füllstoffe, die verwendet werden können, um die geweißten Zelluloseesterfasern zu pigmentieren, sind Ton, Calciumcarbonat, hydrätisiertes Aluminium und Aluminiumsilikat. Kombinationen der verschiedenen mineralischen Füllstoffe können ebenfalls verwendet werden. Die mineralischen Füllstoffe werden, wenn sie in den geweißten Fasern eines Zelluloseesters eingeschlossen sind, in dem endgültigen Papiererzeugnis in einem bisher unbekannten Ausmaß bzw. einer bisher unbekannten Höhe zurückgehalten, und das Pigment trägt zu dem Dunkelgrad der geweißten Fasern bei, ohne überraschenderweise die Festigkeitseigenschaften des endgültigen Papierproduktes nachteilig zu beeinflussen.

Zerstäuberdüsen mit einem Durchmesser der Düse für das Fluidum in einem Bereich von etwa o,o2" bis ο,ΐοο" sind verwendet worden mit einem bevorzugten Düsendurchmesser von 0,O¹I-". Ein Luftkompressor, der Jjuft den Düsen mit Drücken von etwa 4o bis 8o psig zuführt, ist verwendet worden. Es können Düsen mit einem Durchmesser von mehr als ο,ΐοο" bei einer entsprechenden Erhöhung des Luftdruckes verwendet werden. Es wurde gefunden, daß ein Luftdruck von wenigstens 4o psig vorzuziehen ist, wenn Düsen · mit Durchmessern von ο,ο^ο bis ο,ΐαο" als Flüssigkeitsöffnung verwendet werden.

1öflÖ3-2/i6-Ö7 BAD OFHGlNAL

In dem Zerstäubungsansatz; können Plastizierungs- oder Weictimachungsmittel verwendet werden, und es haben sich verbesserte optische Eigenschaften der faserförmigen Füllstoffe gemäß der Erfindung gezeigt, wenn ein Plastizierungsmittel verwendet wird. Ein Flastizierungsrnittel, wie z.B. Di-n-butylsebacat, ist in den Zerstäubungsansätzen in Mengen verwendet worden, die sich bis etwa 5o Gew.Teile PIastizierungsmittel je loo Teile Celluloseester verändern, jedoch vermindert die "Verwendung von mehr als bis etwa Io Teilen Plastizierungsmittel lediglich die Festigkeitseigenschaften des faserförmigen Füllstoffes und des Papieres, in welches der Füllstoff einverleibt ist, ohne den Zerstreu- · ungskoeffizienten=des Füllstoffes beträchtlich zu verbes- · sern»

Die neuen Füllstoffe gemäß der Erfindung verbessern nicht nur die optischen Eigenschaften von Papier, sondern Papier, welches die neuen Füllstoffe enthält, ist unter gleicher Behandlung weicher bzw« glatter als Papier, welches den Üblichen Füllstoff-Ton enthält. Die Weichheit des Aüsgangsmaterials, welches die neuen Füllstoffe enthält, geht während .eines nachfolgenden Überzugsvorganges nicht verloren* und die Glattheit bzw. Weichheit erstreckt sich bis zu dem schließlich Überzogenen .Papier und beeinflußt die Druckfähigkeit des Enderzeugnisses.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend die Zeichnung erläutert, welche einen Teil der vorlie-

genden Beschreibung bildet.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung,, welche bei der Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur kommerziellen Erzeugung eines neuen Füllstoffes gemäß der Erfindung. . ^

Fig. y bis 6 sind F4ikrophotographien in dreihundert- ~ fächer Vergrößerung, welche Füllstoffe wiedergeben, die mit einer Düse, welche in etwa 2,5 cm Abstand von dem Ausfällbad angeordnet ist, aus Zerstäubungsansätzen mit sich ändernden Lösungsmittel-Hars-Verhältnissen erzeugt sind.

Fig. 7 bis Io sind Mikrophotographien in dreihundertfacher Vergrößerung und zeigen Füllstoffe, welche mit einer Düse, die in etwa 11,25 cm Abstand von dem Ausfällbad angeordnet ist, aus M Zerstäubungsansätzen bei sich ändernden Lösungsmittel-Harz-Verhältnissen erzeugt sind.

Beispiel 1

Ein Zerstäubungsansatz, welcher ein Lösungsmittel-Harz-Gewichtsverhältnis von 15,3 ί 1 hatte, wurde gemäß . den folgenden Angaben vorbereitet:

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Aceton 15oo Gew.Teile

Wasser ' 500 Gew.Teile

.. Natriumstearatseife Io Gew.Teile

Abfallzellulose-

acetatbutyrat (80 %) 112,5 Gew.Teile

Die Natriumstearatseife wurde zuerst in der Wasserkomponente aufgelöst, welche auf etwa 60 bis 7°° ^c erhitzt

^ worden war. Nachdem die Seifenlösung auf etwa 4o C abgekühlt war, wurde sie der Acetonkomponente unter Umrühren zugegeben. Schließlich wurde das Zelluloseacetatbutyrat (Abfall von medizinischen Kodak-Röntgenfilmen mit 80 % Zelluloseacetatbutyrat) in der Äceton-Wasser-Seifen-Lösung aufgelöst, um den Zerstäubungsansatz-fertigzustellen.

Ein faserförmiger Füllstoff wurde nach der oben genannten Formel nach einer Technik hergestellt, die mit Hilfe der Fig. 1 beschrieben werden wird. Die Zerstäubungslösung wurde in einem Vorratstank Io angeordnet, der mit

fß = einer Flügelpumpe 12 von 1/4 P.S. mittels eines Kupferrohres l4 von 1/4" Querschnitt verbunden war. Ein Dreiwegventil l6 war mit der Flügelpumpe 12 vermittels eines Rohres 18 und einer Lösungsmittel-Harz-Umleitung 22 verbunden, die das Ventil 16 mit dem Vorratstank Io verband. Eine pneumatische Zerstäuberdüse 24 bekannter Ausbildung war mit dem Ventil 16 durch eine Leitung 26 und mit einem Luftregelventil 28 durch eine Leitung Jo verbunden. Ein Druckmesser 2o war in der Leitung 26 angeordnet, um ein Mittel zum Bestim-.

109837/1607 ''"■ ■'". ■

BAD OBIGIMAL

men der Zuführgeschwindigkeit des Ansatzes zur Düse 24 zu liefern. Das Ventil l6 wurde verwendet, um genügend Strom aus der Leitung 26 zur Leitung 22 zu verteilen, um einen konstanten Druck, wie er in der Leitung 26 durch die Meßvorrichtung 2o gemessen wurde, aufrechtzuerhalten. Ein Zirkulationstank 52 aus rostfreiem Stahl war vorgesehen, um das Ausfällbad aufzunehmen, und der Tank 32 war mit einer Umiaufleitung 34 ausgerüstet, welche mit einer Zentrifugal- ' Λ pumpe 36 verbunden war. Eine Rückführleitung 38 verband eine Pumpe 36 mit der offenen Oberseite des Tankes 32. Ein Zwei-Schaufelpropeller 4o auf einer Welle 42 war innerhalb des Tankes 32 vorgesehen und wurde mit 2οό U/min durch einen Luftmotor 44 angetrieben, der über eine Luftleitung 46 mit Luft gespeist wurde, um in dem Ausfällbad 48 einen Wirbel zu erzeugen.

Die Düse 24 hatte einen Durchmesser der Düsenöffnung von etwa o,o4o" zum Durchtritt der Flüssigkeit und wurde

zunächst in einer Entfernung von etwa 2,5 em von der Ober- ™ fläche des umgerührten Ausfällbades-48 angeordnet. Der oben erläuterte Zerstäubungsansatz wurde aus dem Vorratstank Io zu der Zerstäuberdüse 24 vermittels der Pumpe 12 über die Leitungen 14, 18 und 26 gepumpt, und gleichzeitig wurde Luft mit einem Druck von 60 psig der Düse 24 durch die Leitung 3o zugeführt. Der zerstäubte Zerstäubungsansatz, der· aus der Düse 24 heraustrat, befand sich in der Form von geweißten Fasern aus gelluloseacetafebutyrat/ und das Weißma-

10 S 8 3 2/1 β Ö Ϊ bad

chungsphänomen wurde fortgesetzt, als die Pasern "Sich in dem Äusfällbad 48 aus Wasser ansammelten, um glänzende, weiß, undurchsichtige Pasern zu ergeben, Vielehe eine mikroporöse Struktur hatten, Der Schlamm aus faserförmigern Füllstoff wurde dann aus dem Tank 32 entfernt, durch einen Buchner-Trichter hindurch gefiltert, gewaschen, um Restseife und Aceton zu entfernen und dann mit etwa 5.% Peststoffen in Wasser-wieder aufgeschlämmt, und ihm wurde eine Homogenisationsbehandlung, mit hoher Geschwindigkeit während etwa drei Minuten erteilt, um irgendwelche Knoten an den Enden„der einzelnen Pasern aufzubrechen.

Beispiele 2 bis 8

Der Zerstäubungsansatz wurde- unter gleichen Bedingungen mit Ausnahme der Änderung in dem Verhältnis von Lösungsmittel zu Harz und des Abstandes der Zerstäuberdüse von dem Ausfällbad 48 aus Wasser, wie in Tabelle 1 dargestellt ist, zerstäubt«

1 g Prüfmuster jedes der Füllstoffe aus den Beispielen 1 bis B₃ welches mit Wasser auf eine Konsistenz von o,l fo verdünnt war, wurde auf Williams-Mahlungsgrad (Williams Freeness-Tappi Routine Control Methods RC llo, wobei- ein Muster von 1 g statt J g verwendet wurde) getestet, um die Füllstoffe zu charakterisieren; die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.

2/1SOf BAD

	1	*	Düsen- abntand in cir.	MahlungG- gracj	TabG	lie I	D 4 L+ Undurch- öichtigkeit	Festig keit ' Nr.	% Füll- otoff im Blatt	% Füllstoff- Zurück haltung
I'M Io to Γ Γ	2	Acoto'n- Harζ-Ver hältnis	2,5 cm	573	' Dacis- ge?;ioh TeA-2)	t LRL' Glanz
Beispiel	3	13,3-1	11,25 cm	42			88,7	lo,6	11,4	63
•poiüpiel	4	13,3-1	2,5 cm	lo7	59/2	72,8	9o,o	ll,o	14,7	82
b'üiapiel	5	lo-l	2,5 cm	7o	64,ο	75,1	9o,o	lo,9	14,8	82
Bo ir; pi el	6	8-1	2,5 cm	78 *	66,8	75,2	89,8	■■: ' lo,6	15,8	88
Beispiel	7	6,6-1	11,25cm	Io 1	62,8	74,8	9o,o	9,9	13,8	76
Beispiel	8	lo-l	11,25cm	65	59,3	75,4	9o,o	!©,ο	15,1 -	84
Beispiel		8-1	ll,25om	23	59,7	75,2	89,8 ,	lo,o	15,5	86 ui.
Beispiel	6,6-1	—__		59,2	74,8	81,3	' 12,7	___
Kontrolle	--- ' .		55,1	66,5

⁺ Undurchsichtigkeit, korrigiert a\if 6o g/m Basisgewicht

xß

i I

CD CO cn

Aus-obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß eine Verminderung in dem Mahlungsgrad vorhanden war, wenn das Aceton-Harz-Verhältnis gesenkt wurde* und daß die Füllstoffe, welche mit einem Düsenabstand von etwa 11,25 cm erzeugt wurden, geringere Mahlungsgrade (freeness) als diejenigen haben, die mit einem Düsenabstand von etwa 2,5 om erzeugt wurden. Im allgemeinen wurde gefunden, daß· Füllstoffe mit längeren Abzugsperioden bessere optische Eigenschaften in dem Grundstock erzeugen, in welchem die Füllstoffe einverleibt sind.

Es wurden Hand-Blätter, welche die Füllstoffe der Beispiele 2 bis 8 enthielten, gemäß dem Tappi-Standard-Verfahren T 2o5-m-58 bereitet^ um die optischen, die Festigkeitsund die Zurückhaltungseigenschaften der Füllstoffe zu vergleichen, und die einzige Abänderung des Tappi-Standard-Verfahrens bestand darin, daß dem geschlagenen Brei Zelluloseacefcatbutyrät-Füllstoff zugegeben wurde, um die oben genannten Füllstoff pegel zu ergeben. Das Sieb auf der Form, auf welchem die Hand-Blätter gebildet wurden, hatte 15o Maschen, und die Konsistenz des Breies und der Füllstoffe betrug ..oy 15 %>. .-'.'■■"/.

Aus obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß durch die Verwendung der Füllstoffe der Erfindung die Undurchsiohtigkeit von 7 auf 9 Einheiten gegenüber der Kontrolle verbessert wurde und daß die Helligkeit bzw, der Glana von 6auf 9 4!inh«iteh bei Zugabe des Füllstoffes erhöht wurde, insge-

BAD ORIGINAL

samt ohne einen merklichen Verlust in der Festigkeit. Mit Bezug auf das Rückhaltevermögen des Füllstoffes wurde der Prozentsatz des in dem Blatt zurückgehaltenen Füllstoffes bei sich vermindernden Aceton-Acetat-Verhältnissen in dem Zerstäubungsansatz erhöht.

Jeder der Füllstoffe, der Beispiele 2 bis 8 wurde in einen Papierherstellungseintrag eingebracht, und es wurden Grundstoffe auf einer Papiermaschine vorbereitet. Ein üblicher Luke Mill Blend-Brei (fo % Hartholz, ^o % Nadelholz), der auf einen Williams-Mahlungsgrad von 86 Sekunden geschlagen war, lieferte den natürlichen Zellulosefaser-Eintrag für die Durchläufe. Drei-Kontrolldurchgänge, einer aus einem Grundmaterial, welches loo % Brei-Fasern enthielt, ein zweiter, welcher 8 fo Überzugston enthielt, und ein dritter, welcher 8 % Titandioxyd enthielt, wurden ebenfalls vorbereitet. In denjenigen Durchläufen, in denen die neuen Füllstoffe verwendet wurden, betrug der Füllstoffgehalt etwa 8 %+ Die optischen Eigenschaften der niehfc-kalanderten Grundstoffe waren die folgenden: „«·■ "

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	2	Tabelle 2	P	B * L-
	3'	LRL-Glanz	72,4	Uhdurchsichtigkeit
Füllstoff	4	W	73,5	65,7
-	5	72,4	79,7	74,o
Keiner	6	73Λ	76,4	. 82,4
Ton	7	79,5	75,4	75,7
TiO2	8	75,3	76,5	74,5
Beispiel	75*1	76,6	76,5
Beispiel	. 75,7	76,8	76,6
Beispiel	75,9	78,o	77,7
Beispiel	75,8	76,2	75,2
Beispiel	76,9	Uhdurchsichtigkeitswerte, auf korrigiert.	75,5
Beispiel	75*3		28 Ibs/Riesgrundgewicht
Beispiel

Es ist ersichtlich, daß die gesamten neuen Füllstoffe verbesserte optische Eigenschaften gegenüber den Füllstoffen aus Ton und, etwas geringere Eigenschaften als die Titandioxyd-Füllstoff e haben. Die, Grundstoffe, aus obigen Versuchen wurden in zwei Kleimnsteilen eines Stahl-Stahl-Kalanders, der auf 2oo pli belastet war, kalandert. Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

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BADORtGiNAL

Tabelle 3

BaL-

Füllstoff	2	Basis- · gewicht LRL-Glanz (Ibs/rm) W F	71,9	71,9	Undurch sichtig- Bekk keit+ W F	3o	3o	Füll stoff	% Füllstoff- Zurückhalte - vermögen
Keiner	3	28,5	73,2	73>2	65,7	32	3o	Keiner	— — —
Ton	4	28/6.	79,5	79,5	73,7	26	24	7,7	3o
TiO2	5	28,3	74,9	75,9	82,-8	38	38	8,8	4o
Beispiel	6	26,3	74,2	74,6	75,3	51	47	6,6	53
Beispiel	7	31,3	75, o.	75,9	74,5	5o	42	5,4	54.
Beispiel	8	3o,4	74,8	75,7	75,8	42	45	.-7*9	89
Beispiel	28,7	1% a	T^3	76,2	33	35	7,7	B6
Beispiel	27,6	76,0	".-7T^-	■TI A	- 26	24	8,5	8o
Beispiel	29,1	74,8	75, S	- :"74t8	'2o	18	6,8	72
Beispiel	27,8	- -7**9	'7,5 ■	8o

⁺ ündurchsichtigkeitswerte, auf 28 Ibs/Riesgewiciit; korrigiert. «·

Aus obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß diejenigen neuen Füllstoffe, welche iriit einem Msenabstand vpß, etwa 2,5 cm erzeugt wurden (Beispiele I^ 3, 4 und 5), in den Grundstoffen eine höhere Weichheit bzw* Glättebewirken (Bekk-Werte) als die anderen neuen oder üblichen Füllstoffe, ;■ und daß diejenigen neuen fullstoffe, die mit einem Düsenabstand von etwa 11*25 cffi erzeugt wurden, Weichheife- bisw, Glätteeigenschaf ten ergabeni die gleich denen der üblichen Füllstoffe sind. Ebenso Wie bei den mit Hand hergestellten

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BAP

- 2ο -

Blättern.wurde das Zurückhaitungsvermögen der Füllstoffe mit sich erhöhendem Feststoffpegel in den Zerstäubungslösungen verbessert. Bemerkt sei, daß die Zurückhaitüngspegel der neuen faserförmigen Füllstoffe viel höher als diejenigen der üblichen, ^füllstoffe waren.

Von Wichtigkeit bei dem Papierherstellungsverfahren ist, daß die Verwendung der neuen faserförmigen Füllstoffe der Erfindung eine kleinere Verminderung der Festigkeitseigenschaften gegenüber denjenigen ergab, bei denen übliche Füllstoffe verwendet wurden.

Tabelle 4

Füllstoff	2	Basis gewicht	Bruch	Reißen MD CD	3o	,9	Falten MD CD	12	Zug MD	CD
Keiner	3	28,5	18	22,1	3o	•,1	6o	3	9,2	3,3
Ton	4	28,6	Io	23,2	29	,6	Io	2	5,1	2,ο
TlO2	5	28,3	11	22,4	26	,7	Io	7	5,4	1,8
Beispiel	6	26,3	14	2o,5	31	,8	23	7	5,2	2,3
Beispiel	7	31,3	15	25,0	27	,o	23	4	6,2	2,5
Beispiel	8	3o,4	12	25,1	24	,6	2o	6	7,5	2,8
Beispiel	28,7	12	22,9	29,	»o	23	5	6,1	2,6
Beispiel	27,6	14	21,6	29.	,0	2o	5	6,7	2,5
Beispiel	29,1	15	23,7	27.	,2	18	6	6,8	2,4
Beispiel	27,8	14	22,2		23	6,3	2,4

Die Grundstoffe, welche die Füllstoffe der oben genannten Beispiele 3 bis 8 enthielten, wurden mit einer üblichen

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Papierüberzugsmischung überzogen* um zu bestimmen, ob die neuen Füllstoffe den Überzug aufnehmen, und um zu bestimmen, ob die oben festgestellten Verbesserungen in den Grundstoffen sich auch auf den Überzugsvorgang erstrecken. Die wässerige Überzugsmisehung enthielt in Gewichtsteilen: 1 Teil Kreide, 4 Teile Titandioxyd und 6¹J Teile Ton mit l4,5 %
Stärke und 4,9 % Latex auf den Pigmentgehalt als Bindematerial. Die Grundstoffe wurden mit einem umgekehrten Rakel .überzogen. Die überzogenen und getrockneten Grundstoffe
wurden mit 8oo pli in drei Klemmstellen auf der Filzseite und in drei Klemmstellen auf der Drahtseite überkalandert. Die folgenden Daten wurden an den kalanderten Papieren gewonnen:

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Tabelle 5

Füllstoff	Basis- gewicht (lbs/rm)	LRL-Hellig- keit W F	72,4	B & L- Uhdurch- sichtigkeit	Bekk-Wert (see.) W F	356	Glanz W F	23	Williamsburg- Bedruckfähigkeit W F	29,8
Keiner	37,2	72,7	73,1	81,3	397	308	24	24	26,2	26,0
Ton	36,9	73,3	77,2	83,9	415	427	27	26	■ 2o,o	17,8 Il
TiO2	37,9	77,o	, 74,4	88,9	537	693	28	31	16,2	13,4
Beispiel	3 36,9	74,2	75,o	84,2	757	648	3o .	33	14,4	6,0
Beispiel	4 36,9	74,5	75,1	86,1	638	697	31	33	13,4	8,4
Beispiel	5 36,8	74,7	74,4	85,6	733	538	31	3o	14,4	I4,o
Beispiel	β 35,5	73,6	75,2	84,7	697	663	27	31	14,2	13,8
Beispiel	7 37,o	74,8	74,o	84,7	694	633	29	3o	15,4	17,7
Beispiel	8 39,o	73,5	85,5	647	27	22,3

-■23-

Bei einem Maßstab hinsichtlieh der Bedruckfähigkeit, der sich von 2 (am besten) bis ^o (am schlechtesten) erstreckt, ist aus obigen Ausführungen ersichtlich, daß durch die Verwendung der Füllstoffe gemäß der Erfindung im Vergleich zu der Verwendung von üblichen Füllstoffen sich eine verbesserte Bedruckfähigkeit ergibt-: Beispielsweise ergab der Füllstoff gemäß Beispiel 5 hinsichtlich der Bedruckfähigkeit einen Vorteil von 6 Einheiten auf der Drahtseite und von l6 Einheiten auf der Filzsöite gegenüber dem Kontrolldurehlauf mit Ton als Füllstoff und einen Vorteil von 2 Einheiten auf der Drahtseite und von 7 Einheiten auf der Filzseite gegenüber dem Papier, welches Titandioxyd enthielt. Wie bei den nicht überzogenen Grundstoffen fielen die neuen Füllstoffe hinsichtlich der Verbesserung der Helligkeit und der Undurchsichtigkeit zwischen Ton und Titandioxyd. Im allgemeinen ließen die neuen Füllstoffe glattere und glänzendere Papiere als Mineral-Füllstoffe, wie Ton und Titandioxyd, erzielen.

Oben wurde ausgeführt, daß, falls ein Abstand von mehr als etwa 11,25 cm zwischen Zerstäuberdüse und Ausfällbad verwendet wird, das Produkt die Neigung hat, seine faserförmige Struktur zugunsten von kugelartigen Partikeln, die als "Körnung" (shot) bekannt sind, zu verlieren. Diese Partikel erzeugen, falls sie insgesamt zurückgehalten werden., ein fleckiges Produkt, wenn sie dem Papier einverleibt werden. Fig. 3 ist eine Mikrophotographie in dreihundertfacher

109832/1607

Vergrößerung, welche einen geweißten Zelluloseacetatbutyrat. Füllstoff wiedergibt, der bei 2,5 cm Abstand der Düse von dein Äusfällbad und einem Äceton-Butyrat-Verhältnis von 6,6 : 1 in dem Zerstäubungsansatz erzeugt wurde, wobei eine Zerstäuberdüse, die einen Durchmesser von ο>-ο4^η in der Austrittsöffnung für das Medium hatte, und ein Luftτ druck von 8o psig verwendet wurden* Die Figuren 4, 5 und 6 sind ähnliche Mikrophotographien von geweißten Füllstoffen^ die unter den gleichen Bedingungen aus Zerstäubungsansätzen erzeugt sind, welche Aceton-zu-Butyrat-Verhältnisse von 8 : 1 bzw. Io : 1 und 13,3 J 1 hatten. Aus allen Beispielen ist ersichtlich, daß ein weißes, undurchlässiges, faserartiges Material frei von Körnung erzeugt wurde.

Die Figuren 7» B* 9 und Io sind Mikrophotographien in

dreihundertfacher Vergrößerung, die geweißte Zelluloseace-■ ■ ■ ■ ■* ..." -.'.'■'·■ ". ■ ■■■ ■·'■ tatbutyrat-Füllstoffe zeigen, welche unter identischen Bedingungen gemäß vorstehender Erläuterung erzeugt wurden, jedoch mit einem Düsenabstand von etwa 11,25 cm von den Zerstäubungsansätzen, welche jeweils Aeeton-Butyrat-Verhältnisse y®n6i& t 1 bzw. 8 : 1, Io : 1 und 13,3 ' Ϊ hätten. Bei ;&3M&m Düsenabstand von etwa U>i25 cm wird der Einfluß der Öberfläcjhenspannüng atisgeprägter, und es ist ersichtlich, daß einige Fasern begonnen haben, sich zusÄmmenzuzieheni und daß sich an den Enden Tropfen gebildet hai&env Bei öinem Verhältnis von 13i3 · ί von Aceton-zu-Butyriat ist aus^ Fig. to ersich'tliehi daß viel^; Körnung gebildet* wird«

Daher hat dieser Ansatz und der Düsenabstand sich als akzeptabel erwiesen, jedoch ist es vorzuziehen, die Peststoffe des Zerstäubungsansatzes zu erhöhen oder mit einem Düsenabstand von etwa 2,5 om zu zerstäuben. Es ist jedoch ersichtlich, daß die geweißten Stoffe gemäß der Erfindung verschiedene Partikelformen annehmen können, z.B. Fasern und Körnungen.

Beispiele 9 und Io

Die Füllstoffe der Erfindung wurden durch Zerstäubungsansätze, die ein Acetön-zu-Butyrat-Verhältnis von 13,3 : 1 bzw-. Io : 1 hatten, durch eine Zerstäuberdüse mit einem Öffnungsdurchmesser von o,o28" hindurch nach dem Verfahren ge- maß der Figi 1 bereitet. Wenn sie in die Grundstoffe mit einem 8 $-Pegel einverleibt wurden, gaben diese Füllstoffe einen Vorteil in der Helligkeit von 3*5 Einheiten und einen Vorteil in der Undurchlässigkeit von Io Einheiten gegenüber

dem Kontrollgrundstoff, der keinen Füllstoff enthielt, und ™ einen Vorteil in der Helligkeit von 2· Einheiten und von 1,5 Einheiten in der Uhdurehsichtigkeit gegenüber dem Grundmaterial, welches 8 % Ton enthielt.

Beispiele 11 big ίβ .

Um die Geschwindigkeit der Erzeugung von Füllstoff zu erhöhen, vrurden Dügen mit größeren Ofinungen verwendet, und

tee?

Vergrößern des Durchmessers der öffnung der Düse von ο,όΛ" auf Ojloo" verdoppelt werden kann.

In den Beispielen 11 bis 16 wurde ein einziger Ansatz mit einem Verhältnis von Aceton zu Butyrat von 6,6 : 1 verwendet. Der folgende Zerstäubungsansatz wurde bereitet und verwendet:

Aceton 15oo Gew.Teile

α Wasser 5oo Gew.Teile

Natriumstearat Io Gew.Teile

Äbfallzelluloseacetat-

butyrat (8o %) 225 Gew.Teile

Alle Füllstoffe wurden gemäß der Fig. 1 bereitet mit der Ausnahme, daß ein Lightning-Mixer anstelle des luftangetriebenen Rührers sowie Doppelpropeller, von denen der obere eine sägezahnartige Ausbildung hatte, verwendet wurden. Vier Füllstoffe, Beispiele 11 bis l4, wurden bei einem öffnuBgsdurchmesser der Düse von ο,οβο" bereitet. Bei dem P Beispiel 15 wurde der Füllstoff mit einem Öffnungsdurchmesser der Düse von ο,οβο" bereitet, und bei dem Beispiel 16. wurde der Füllstoff mit einer Düsebereitet, die einen Öffnungsdurchmesser von o,loo" hatte. Der Luftdruck in der Düse betrug in jedem Fall 8o psig. Der Abstand zwischen Düse und Ausfäll bad betrug etwa 2,5 cm'. In allen Fällen wurden geweißte Fasern aus Zelluloseacetatbutyrat erzeugt, indem der Zerstäubuiigsansatz in ein Aöefällbad aus Wasser zer-

5ADORFGiNAL

bei größeren öffnungen zu illustrieren, wurde gefunden, daß es etwa 4o5 bis 42o Sekunden erforderte, um 2oo g des Ansatzes in vier Durchläufen mit einem öffnungsdurchmesser der Düse von o,q4o" zu zerstäuben, während es 27o bzw. Sekunden mit ο,οβο" und ο,loo" Durchmesser erforderte, um die gleiche Menge zu zerstäuben.

Die Füllstoffe der Beispiele 11 bis l6 wurden in Mengen von 4 % und 8 fo in die Grundstoffe einverleibt, die aus Luke-Mill-Blend-Brei bereitet waren, der auf einen Williams-Mahlungsgrad von 9o Sekunden geschlagen war. Die Grundstoffe enthielten 7 % Ton Füllstoff, woraus sich ein gesamter kombinierter Füllstoffgehalt von 11 % und 15 % ergab. Zu Vergleichszwecken wurde ein Grundstoff von ~*>o engl. Pfund erzeugt, vrelcher 7 % Ton enthielt, und es wurden ein 26 Pfund-Grundstoff, welcher in einem Fall 7 % Ton enthielt, und in einem anderen Fall 7 % Ton und 4 % der neuen Füllstoffe enthielt, sowie 7 $ Ton und 8 % der neuen Füllstoffe für einen weiteren Satz Durchläufe enthielt, erzeugt. Die nicht kalanderten Grundstoffe zeigten die folgenden Eigenschaften:

109832/1607 "

Tabelle 6 . -

% % Zu-. LRL- ' ."Β & L- Bekk-Basis-Neuer rück- Hellig- Ündurch- Wert gewicht BUIl- halte- keit -" sichtig- Füllstoff (Ibs/rm) % Ton stoff vermögen W F keit W F_

Ton 29,5 6,8 -— 3o,o Ton 25,9 ß,6 -— 5o,o Beispiel 11 26,4 7,0 4,5 7f,6 Beispiel Il 26,1 7,1 8,8 77,8 Beispiel 12 24,7 7,1 4,4 75,9 Beispiel 12 27,2 6,8 8,6 75,1 Beispiel 13 26,6 6,5 5,1 87,9 Beispiel 15 25,2 6,4 9,0 79,7 Beispiel 14 25,6 7,5 4,5 77,5 Beispiel 14 25,8" 6,5 9,1 79,8 Beispiel 15 26,4 6,8 4,8 82,7 Beispiel 15 25,8 6,9 9,4 83,1 Beispiel 16 26,6 7,0 5,1 87,9 Beispiel 16 26,0 7,ο 9,8 86,7

Aus obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die neuen faserförmigsfi Füllstoffe zu ausgesprochenen Verbesserungen in den optiSGlien Eigenschaften der Grundstoffe beitrugen. Die Zugabe von 4 bis B.'fL der Füllstoffe zu dem 26-Pfund-Grundstoff mit 7 % ¹SpQ ergab weitestgehende Erhöhungen in der Helligkeit und in der Undurchsiehtigkeit. Weiterhin ist esdureh die Zugabe der neuen FUlIstoffe zu dern 26-pfund-

7ο,3	,5	7ο, 4	74,	8	7	VJi
69	,1	69,3	71,	9*	6	5
71	,7	71,1	75,	5	8	β
73	,8	73,7	77,	2	8	6
71	,9	71,7	73,	4	8	7
71	.6	72,1	78,	5	8	7
7ο	,8	7ο,7	75,	6	7	6
73	,2	75,9	75,	9	7	6
72	,1	72,2	74,	9	7	■6
74	,2	74,1	77,	1	7	6
71	,2	71,2	74,	2	7	5
74	,2	74,5	77,	3	7	6
72	,8	72,2	76,	ο	6	5
73	73,8	78,	3	6	5

109832/1607 bad qr,_q1nal

Papier möglich, ein 2o-Pfund-Papier zu erzeugen, das die optischen Eigenschaften eines üblichen ^o-Pfund-Paplers hat. Vor der Verwendung der neuen Füllstoffe war dies unmöglich, da durch die Zugabe von üblichen Füllstoffen die Festigkeitseigenschaften sich weitgehend vermindern, wie dies die nachstehenden Daten zeigen.

Sin ^o-Pfund-Kontro-llgrundstoff des Luke-Mill-Blend-Breies, welcher als Füllstoff 12,2 fo Ton enthielt, wurde hergestellt und in zwei Klernmstellen mit 2oo pli kalandert. Der Grundstoff wurde tr.it einem 26-Pfund-Grundstoff,. der 7 % ■Ten enthielt, und mit 26-Pfund-Grundstoff en verglichen, die 7 -i Tan und entweder ²J- oder 8 % der Füllstoffe der Beispiele 11 bis l6 enthielten und die unter gleichen Bedingungen kalandert wurden.

1098*2/1569

	11	25,9"	11	e 7	^ !Teuer Füll stoff- ■	7 ■■ -	FaI MD	ten CE
	11	26,4	t	Ton	C	11	2
■^abe	12	26,1	12	,2	O	Io	IO	3
Basis- gewicht Füllstoff (Ibs/rir.)	12	24,7	6	,6...	4,5	Io	14	4
Eontrolle	13	27,2	■7	,0	3,3	Ic	. 12	4
Ton	13	26,6	7	,1	4,4	Il	14	4
Beispiel	I*	25,2	7	1	8,6	Ic -	15	■ζ
Beispiel	14	■'25,6.	6	,8	5,1	Ic	12	2
Beispiel	15	25,3	6	,5	O c	9'	Io	-ζ
Beispiel	15	26,4	6		4,5:-	9	1-	2
Beispiel	16	25,3		,5	9,1	Ic	12	2
Beispiel	■16	-26,6	6,	,5	4,3	> ■	12
Beispiel		26, ο	6.	,8	9,4.- -.	9	Io	2
Beispiel	6.	,9	5,1	8	12	■"'■ 2
Beispiel	7.	,o	9,8		9	- 2
Beispiel	7,	,P
Beispiel
Beispiel

Es ist ersichtlich,.daß die leichteren 26-Pfund-Grundstof-fe, welche einen Gesamtfüllstoff gehalt von. 11 % (7'"% ■ Ton und 4 % neuen Füllstoff) oder 15 % (T & Ton und B f_o neuen Füllstoff) aufweisen, bessere Bruch- bzw. Reißeigenschaften und Palteigenschaf ten als der schwere 3^o~Pi'^und-< Grundstoff mit 12 % Ton haben. Es ist daher ersichtlich, daß der Füllstoff Tön die Pestigkeitseigensehaften von Papier im Vergleich zu Füllstoffen der vorlie-genden Erfindung . wei test geh encE T&äTxzlert. . ' ,

^{: r} ^ 1QS832/16ÖT

©AG Oß/GfNAL

Die faserförmlgen Füllstoffe, wie sie in den Beispielen 1 bis 16 auseinandergesetzt sind, sind weiß, glänzend und undurchsichtig und zeigen Faserlängen im Bereich von etwa o,g3 mm bis 1,66 mm, xvobei die Durchmesser zwischen etwa 2 und 5I;/-/ liegen. -

C-

Beispiel 1? - ; Ein geweifter Zelluloseacetat-Füllstoff wurde aus

einem Zerstäubungsansat£ hergestellt, der ein Aceton-zu- ™ Acetat-Verhältnis von 6,6 : 1 hatte. Der Ansatz wurde in ein 'iasserbad aus einer Düse zerstäubt, welche eine Mediumöffnung von o,4o" hatte, wobei der Düsenabstand etwa 2,5 cm betrug. Es wurden Grundstoffe bereitet, welche den Zelluloseacetat-Füllstoff enthielten. Andere Grundstoffe wurden bereitet, und ihnen wurden Füllstoffe der in den Beispielen 11 bis l4 erzeugten Art (Zelluloseacetatbutyrat) einverleibt. Ein weiterer Grundstoff wurde bereitet, welchem zerstückelte Fäden aus nicht-geweißtem Zelluloseacetat einver- M leibt wurden, und ein zusätzlicher Grundstoff wurde bereitet, welchem Fasern aus geweißtem Zelluloseacetat einverleibt wurden, das aus einem Zerstäubungsansatz hergestellt war, der ein Aeeton-zu-Aeetat-Verhältnis von 6,6 : 1 hatte , und Io Teile Bi-n-butylsebaeat-Plastizierungsmitfcel Je loo Gewichtsteile Zelluloseacetat enthielt.

109832/1607 . bad

Tabelle 8

B Α L- ZerBasis- % LRL- "Undurch- streuungs- Festiggewicht Füll- Hellig- sichtig- koeffi- keit Füllstoff Cg/m²) stoff keit keit ζlent Nr.

nicht ge- weißtes Zellulose acetat	6o	,4	8,6	66,	4	75	,7	o,	o6o	16,	1
-geweißtes Zellulose acetat- butyrat	59	A	8,5	72,	O	83	,2	o,	27o	16,	> 1
geweißtes Zellulose acetat	59		8,7	63,	0	79	,9	o,	l8o	16,	5
geweißtes Zellulose acetat mit Weichmacher	59	,2	8,3	69,	8	82	,6	O,	22o	16,	4
Ton	58	,5	V8,l	7o,	2	8o	,1	o,.	19o	13,	6
TiO2	■58	,5	8,2	75,	5	88	,5	O,	54o	13,	6
loo % Brei	59			64,	6	7^	,3	O,	o35	17,	5

Die geweißten Füllstoffe sind.insoweit beträchtlich besser, als sie verbesserte optische Sigenschaf ten liefern', eine größere Undurchsichtigkeit und eine bessere Helligkeit als das nicht-geweißte Material ergeben, jedoch ohne Verlust an Festigkeit. Das nicht-geweißte Material ergab Ver- besserungen selbst unterhalb der Verbesserungen, welche durch die Verwendung von Ton erhalten wurden. Wiederum kann gesagt werden, daß die neuen. Füllstoffe die Festigkeit nicht in einem solchen Ausmaß vermindern, wie es Ton oder Titandioxyd tun.

3 2/160f

BAD OBfGfNAL Beispiel l8

Die Füllstoffe der Erfindung wurden Grundstoffen einverleibt, welche auf einer Papiermaschine üblicher Größe hergestellt waren, und es traten keine Probleme hinsichtlich des Laufes der Maschine auf. Bei einem Mahlversuch wurde der Füllstoff in Übereinstimmung mit dem Verfahren und der Einrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, erzeugt. ' Λ

Für diesen Versuch wurde der Zerstäubungsansatz, der 1Ö5 Teile Aceton, 55 Teile Wasser, 25 Teile Zelluloseacetatbutyrat und 1,1 Teile Natriumstearatseife enthielt, verwendet. Wie bei den oben beschriebenen Durchgängen wurde das Natriumstearat in der Wässerkomponente aufgelöst, welche auf etwa 6o bis 7 ο C erhitzt worden war, und nachdem die Seifenlösung auf etwa 4o° C gekühlt worden war, wurde sie dem Aceton unter Umrühren zugegeben. Dann wurde das Zelluloseacetatbutyrat' zugegeben, um den Zerstäubungsan-

'

satz fertigzustellen. Der Ansatz wurde vor seiner Verwen- τ dung in einem Speichertank 6o gehal-ten. Die Zerstäubungslösung floß durch Schwerkraft aus dem Tank βο durch eine Leitung 62 zu einem Aufnahmebehälter 64. Eine Flügelpumpe 66 von 1/4 PS führte den Zerstäubungsansatz unter Druck Zerstäuberdüsen 68 über Leitungen 7o, 72 und 73 zu. Für diesen Versuch wurden zwei Zerstäuberdüsen, die in der Größe und in der Arbeitsart identisch waren, verwendet, und die Beschreibung nur einer dient als Erläuterung für

10 9 8 3 2/1607 &^AD

beide. Eine Druckentlastungs-Umgehungsleitung 74 verband die Leitung 72 mit dem Behälter 64, Ein Druckmesser 76 lieferte ein Mittel zum Bestimmen der Zuführgeschwindigkeit des Ansatzes, und ein Schieberventil 78 steuerte den Durchfluß des Ansatzes zur Düse 68. Luft wurde der Zerstäuberdüse 68 vermittels einer Leitung 80 zugeführt, welche mit der Luftzufuhr der Mühle verbunden war. Die Düse 68 hatte einen Öffnungsdurchmesser von o, o4" für das Medium, und sie wurde In einem Abstand von etwa 1,2 bis 2,5_r cm von dem Ausfällwasserbad 82 in dem Tank 84 angeordnet. Das Umrühren des Bades 82 erfolgte mittels eines Llghtning-Rührers 86 mit einer Antriebswelle 88 und zwei Propellern 90 und 92.

Der Zerstäubungsansatz wurde durch die Düse 68 hindurchgedrückt . Es wurden geweißte Fasern aus Zelluloseacetatbutyrat ausgestoßen, welche eine mikroporöse Struktur hatten, und das Weißmachen wurde bis zur Foliendung in dem Tank 84 fortgesetzt. Der Füllstoffschlamm wurde dann durch Leitungen °Λj 95 und 96 vermittels einer Zentrifugalpumpe loo zu einem Wiederumlauftank 98 gepumpt. In dem Tank 98 schwamm das Füllmaterial auf der Oberfläche, während die reine Flüssigkeit zu dem Ausfälltank 84 vermittels Leitungen Io2, Io3 und Io4 und einer Zentrifugalpumpe I06 zurückzirkulierte,, Schieberventile 108 und Io9 steuerten den" Strom des Füllstoffes zu dem Tank 9-3 und den Flüssigkeitsstrom zurück zu dem Tank 84.

10 9832/1607

BADORfGINAL

Der in deu Tank 98 schwimmende Füllstoff wurde aus der:. Tank 98 vermittels einer Leitung 112 befördert, die mit elne.r. die Konsistenz regelnden Tank 114 verbunden war j in welche*", der Füllstoff auf eine Konsistenz zwischen 1 und c! ,0 verdünnt wurde. Aus dem Tank 114 floß der verdünnte-Füllstoff über eine- Leitung ITS zu einem Homogenisator II?⁵ und wurde dann zu einer, mit einem 80-Maschen-Sieb ver-.:ohenon Tank 12o vermittels einer Pumpe 122 Kit zwangslvufi^er Verdr'xn^vnj und Leitungen 124 und 126 gepumpt. Der ■Abj-iiiob'-o Fülljtrff wurde dann von der. Tank 12c zu den "."''ii-'^-st-rfftj-iil:? SjS l-'ühüt und von ucrt zu einer. Füllbeh^:ilter V ..""^t-Vt, wo .ic-i' Füllstoff clerr Fapierherstellungseinsats .:·^κ-?·?ο3ΐΐ wurde. Der Füllctc^f cstrug bis 5^9 £ des Gesamt-..'-.:';■;::.'. ^.c':?.: 5ca Füllstoffe? zeigten «-ine

■;-p-J3 -'if -.?'^-r üro„iohen PaFi^r-aochine erzeugt, die mit '"■^r" 'J'"ti.n u'-li-'f. Der- Ausgangs brei bestanc au "Jo % Hartholz ':'.'■ Jc ·'■ Ki::f-jrniiclz, -5as durch etv.-a 5 ;9 allgeneine Zusätze ^rv;. .Vc:"all ergänzt war, Γ-er Gehalt an anorganischer Asche vr.i^ce auf ^ Λ ;..? konstant gehalten. Es ist-ersichtlich, dal3 k-ei-i geschlossenes Systeir. für reines /lasser arbeitete. Aceton-Sxti'-ai'tianen des hergestellten Papieres zeigten 4,,9 f~ Fü?.lstoff ■ in äem F apier^ das ein Zurückhaltungsvermögen von- Bj. fi für den Versuch bedeutete,, und ein höherer mittlerer Prosentsatz kannte erwartet werden. falls ein geschlossenes

1098-3?/16-

töfn wrwetictefe \iovQBn Wa tiafctfe die folgiiiäieii Ei iJgj? efh&lfceäe öfund-

.. : 1 ■, ϊ,ι <*■'·," .'.ι. V ■ . , . ,.■ , . ■■ * V1I..;- !,':,· **/■·,	Basis-"^ gewichti' Clbs/ϊτηΐί	IÄL- Glanz W	F	Tabelle	9	Zerreißen MD CD	Falten MD CD	16 13	MD	Zug CD	3,9 3,5
Füllstoff		^,8 79 Ιο,ο 8ο	,0 ,2	B & L- Undurch- sichtigkeit	Bruch	13, 13,	16 14		7, 6,	O 5
wm&teft:			71,8 73,8	13 ' 12	.7 14,8 ,9 15,ο

(O co

VjJ

04 O

ca

Aus Tabelle 9 ist ersichtlich, daß der Glanz sich um mehr' als eine Einheit und die Undurchsichtigkeit sich um zwei Einheiten gegenüber dem Kontrollgrundstoff durch die Verwendung des neuen Füllstoffes etwa bei einem 5 % Substitutionspegel erhöhte, und im allgemeinen haben die Versuche gezeigt, daß wenigstens etwa 1 % des gesamten Pasergehaltes an natürlicher Zellulose und neuem Füllstoff durch den neuen Füllstoff geschaffen werden sollte, um die ausgesprochenen Verbesserungen in den optischen Eigenschaften zu bewirken. Nur geringe Festigkeitsverluste wurden bemerkt, obgleich der Füllstoff direkt an die Stelle der Holzfaserkomponente des Einsatzes gesetzt war.

Aus den obigen Beispielen ist ersichtlich, daß neue geweißte faserige Füllstoffmaterialien, die große Verwendungsmöglichkeiten haben, erzeugt werden können. Obwohl Zelluloseaeetatbutyrat das bevorzugte Harz ist, ergeben auch andereHarze, wie Zelluloseacetat und Benzylzellulose geweißte Faserstoffe, wenn sie auf die beschriebene Weise zerstäubt werden.

wurde, um-die geweißten faserigem Stoffe zu behandeln. Diese Verwendung ist optimal und kän^ erwünßciit seiny um Agglomerate aufzubrechen, Jedoch ist seine Verwendung keine we^digei^tüfe iii άφ& Herstellung v«m geweißten

material ten. ■ ■■".>-... ;_:. _; ' ., ■;..:,.. . . _ .■

BAD OBiOiNAL BeispielIg

Es sei weiterhin bemerkt> daß eine Fettsäureseife in allen Zerstäubungsansätzen verwendet wurden und" däti ändere Netzmittel verwendet werden können, wie oben ausgeführt ist Jedoch kann ein geweißtet* faseriger Füllstoff öhöe die Verwendung irgendeines Netzmittels hergestellt xierden einem anfänglichen !Durchlauf wurden loo Teile acetatbutyrat in 15oo feilen Aceton gelost (woraus sich ein öewiehtsverhältnis von 15 ί 1 von Aceton zu Bütyrät ergab)> und dann wurden 500 ieile Wasser zugegeben* Der gerstäübungsäiisätz wurde durch eine Zerstäuberdüse zerst'ätfbti die einen Öffnungsdurchmesser von 0,0²I-" hatte und etwa 1^2 um von einem Äusfällwässerbad angeordnet war. Öeweißter- faöeffSrrttiier Füllstoff wurde erzeugt und dann eineHt LUkö-Miil-Slend-firei mit einem Pegel von 8,6 % zügegeben, aus w'elöfiem eiö Jo^ FfUMd-Grundstoff bereitet wurde« Der neue Fffiistöif bewirkte eine Erhöhung der Helligkeit um "53 Einfö&St^ö Wiä #iöe Erhöhung der Uhdurchsichtigtoeit um 5*5 Einholtest gegeööber" dem Koiitroll-Grundstoff«

Ändere Netzmittel als eine l*ettsaurwseife' ietaiefc In äem Zerstäubungsaösatz: der Erfindung verwgöderil «redden* weridfere iJetzmittei, die keiüe Reifen &±Μγ

ünö Aminoamid« Diese Stoffe sjte<$ $

in Mengen verwendet woröeri* welcite- ä±€k M# ^ti &%&ä § % der

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stoff einverleibt ist, ws&ei sieh aus Siiislfezeii wai^ö, -Sie aias eirie f

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* to weiöfee Füllstoffe terges teilt wareüi «el-

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in äeu ißptisöiielt lig^i^&GliöfteHi #er erzeugten Miilstöffe 2ΐΐ be«rit*keö* Ss Satze l>ereitet" (%ϊι

celle-Zelluloseacetat in Floekenforni als Zellülöseester verwendet wurde, ßie Ansätze wurden durch eine Zerstäuberdüse zerstäubt, welche einen Öffnungsäurehmesser von ο,ο4ο" für das Medium und einen Abstand; von dem ausfällenden Wasserbad von etwa 2,5 cm hatte, um die neuen Pasern zu erzeugen.

BADORiGtNAL

Tabelle Io

Teile- Teile

Füllstoff Teile Teilö Teile Zellulose- Weich-

Nr. Aceton Wasser Seife acetat macher

130	375	125	"■2,5	56	0
129	375	125	2,5	56	5,6
131	375	125	2,5	56	lo,2
.152	375	125	2,5	56	16,8
	375	125	2,5	56	28,o

Der yigwendete Weichmacher war Di-n-butylsebacat, und es ist te.f sichtlich, daß der in den Reihen 129, 131, 132 und 133 verwendete Weichmacher Io bzw. 2o, 30 und 5o Gewichtsteile je loo Gewichtsteile Zelluloseester in dem Zerstäubungsansatz ausmachte. Hand-Blätter mit einem Basisgewicht von 6o engl« Pfund je 33öo-sq.ft. wurden aus einem loo $> Luke-Mill-Blend-Brei und aus dem Brei bereitet, der jeden der Füllstoffe enthielt, mit den folgenden Resultaten:

109832/1607

O co oa

	%. Füll stoff im Blatt	Teile Weich macher je loo Teile Zellulose acetat	LRL- Glanz	Tabelle	U	Zerstreuungs- koeffizient des Füll stoffes
Füllstoff	■: το:'.'.	0	65,8	B & L- Uhdurch- sichtig- keit	Festigkeit Nr.
Keiner	8,7	0	68,0	75,7	19,0	o,13
13ο -	.8,3	10	69,8	79,9	16,5	o,22
129 ■ !.■.■	8,7	2o	7o,3	82,6	15,4	o,22
131 ;	9,4	3°	To, 3	83,1	14,2	o,22
132	■ 9,5	50	7o,3	84,3	13,4	0,21
133			83,3	12,9

(JD UV

Bs ist ersichtlich,, daß durch die Verwendimg des
bzw. Plastizierungstnittels Verbesserungen in den optischen Sigensehaften des Füllstoffes erzielt wurden, j'e&ö-eh mit einem geringen Verlust an Festiglceitseigeaasohaften. Zusätze an Plasfcizierungsinlttel von mehr als Io feilen je loo feile Selluloseester haben wenig oder gegebenenfalls keine Wirkung auf das Zerstreuungsverfliogen des Füllstoffes* dTedoch können ."mehr als Io Teile PlastiZierMngsmitfcel irerwelidet -werden, falls die Fes tigfceits erf or dernisse des fertigen Papieres dies gestatten.

Die faserförffiigen Füllstoffe der Erfinätiüg können sowohl aus Mischungen von Zellulose es tern als auefr 'mm einem individuellen Ester bereitet werden. Ein Änsäfts mit einein Vei^ialtnis von 6,6 : 1 von Aceton zmn gesaffiten MiaMseestergehalt wurde'wie folgt fcer€itetf
Durchlauf

Aceton ' 75ö öew.feile

Seife lEatriiamstearat) 5 öiw^feile

Zslluloseacetatlmtyrat-ltlJfail {80^) 0^*9 Gew«Teile

Zeiluloseaeetat* eiiMialten^ $% Ti&g £i*B Öew.felle

.Ein zweiter tosafezj äer eiit Iferljaltais tföii Ii 1 ve«! ftsetön zu Gesajntzelltiloseester^iialt hätte,, wafäe wie folgt

bereiteti . ... ".- '

Iff©

pb

- AaaslDfc^e ^

für da's Meäi-um mit einem Anstand von etwa 2,5 cm von dem Ausfäirbad verstäubt, um faserförmigen Füllstoff zu erzeu

'beiⁱ#itet -Etßä selgtoea Öte fo^gpeaa&aa i

Basis- Uhdurch

gewicht ■ IiRL- slentig (g/m ) Glanz keit

68,i

ist,©

Baltep,

, ©te

Site %^t S ^

k la.- ©iiiem l

BADOFiIGiNAL

Es wurde gefunden, daß Zelluloseacetat-Füllstoffe in Mahlversuchen sehr gut arbeiteten. Ein Zelluloseacetat-Füllstoff wurde gemäß dem in Verbindung mit dem Beispiel beschriebenen und in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren aus einer Zerstäubungslösung erzeugt,, welche ein Verhältnis von Aceton zu Acetat von β : 1 hatte. Dieser Füllstoff wurde dem.Eintrag für ein. Papier mit 253 engl. Pfund Basisgewicht einverleibt, welcher aus einem Luke-Mill-Blend-Brei mit einem zurückgehaltenen Pegel von etwa 2,8 % erzeugt war. Der Füllstoff zeigte eine Verbesserung im LRL-Glanz von o,6 Einheiten und in der B &. L-Undurchsichtigkeit von 2,2 Einheiten gegenüber dem Ausgangsmaterial.

Beispiel 22

Ein Zerstäubungsansatz wurde bereitet, der ein Harz-Pigment-Verhältnis von 2,25 J 1 und folgende Zusammensetzung hatte:

Aceton 15oo Gew.Teile

Wasser , „. . 5©o Gew.Teile

Natriumstearatselfe Io Gew.Teile

Titandioxid (Anatas) . loo Gew.Teile

Abfallzelluloseacetatbutyrat (8o %) 225 Gew.Teile Das HerstelJ.urissverfahfen.war das des ,Beispiels 1 mit der

-Ausnahme, daß das anorganische intoeraXische Pigment
in der Aceton^Wasser^eife-IiSauäg vor dem
butyrat diaper giert wurde.· ; -

Dann wurde ein faseriger Füllstoff entsprechend^dem= Verfahren des Beispiels 1 hergestellt. Etwa 3o % des gesamten Fasergevrichtes der pigmentierten Zelluloseacetatbutyrat-Fasern wurden durch das eingeschlossene Titandioxyd gebildet.

Beispiele 25, 24, 25

Zerstäubungsansätze mit sich ändernden mineralischen Pigment-Zelluloseester-Verhältnissen wurden bereitet und unter identischen Bedingungen, wie sie oben im Beispiel genannt wurde, zerstäubt, mit der Ausnahme, daß in den Beispielen 25 und 24 veränderliche Mengen von Titandioxyd vervv-endet und im Beispiel 25 anstelle der loo Teile Titandioxyd loo Teile hydriertes Aluminiumoxyd ("Hydral ?o5" der Firma Aluminium Corp. of America) eingesetzt wurden.

Hand-Blätter aus papierherstellenden Zellulosefasern, welche die Füllstoffe der Beispiele 22 bis 25 enthielten, wurden gemäß den Beispielen 1 bis 8 bereitet. In der nachstehenden Tabelle 12 bedeuten "Kontrolle CA* ein Hand-Blatt, das unpigmentierten Zelluloseaeetafebutyrat-Füllstoff enthält, und "Brei-Kontrolle* ein Hand-Blatt, das loo % Papierherstellungsfasern enthält.

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Φ Ο

* wt% €^fii t&b Ä füllstoff der Kontrolle verglichen werden»

Jeder der Füllstoffe der Beispiele '22 bis 25 eineW Papierherst'ellimgä-Eintrag in einer Art und Weis« entsprechend den Beispielen 1 bis 8 einverleibt* Verschiedene 'Grundstoffe wurden zu Yergleichszwecken bereitet» 'Einer enthielt loo % PapierherstellüngsTasern, ein anderer enthielt Überzugston als Füllstoff, fcin dritter enthielt Titandioxyd als Füllstoff, ein vierter enthielt unpigm'enti'erte geweißt'e Zelluloseacetatbutyrat-Fasern als Füllstoff ("Kontrolle CA^rt in der nachstehenden Tabelle) un'd ein fünfter enthielt als Füllstoff eine physikalische Mischung von 5o % ^Titandioxyd und 5o % unpigfiientierten gewelßten Zelluloseaceta%butyrat-Fasern. Dife optischen Eigen-* schäften der nicht-kalanäerfeen Üruhdstoffe und die RÜckhältungseigenschaften der FÜllsfeöffe wafeii i

BAD ORIGINAL

Tabelle IJ .

B & L- fo Füll- % Füll-

Basis- LRL- Undurch- stoff in stoffgewicht Glanz sichtig- Grund- Zurück-Füllstoff Clbs/rm) W ¹F keit stoff haltung

Keiner 28,5 72,4 72,4 65,7 — —

Ton 28,6 73,4 73,5 74,.o 7,7 3o,o

TiO₂ ■■· 26,9 76,8 76,9 85,3 7,05 4o,o

TiOp-GA "■■■·■.■

Mischung 26,9 74,5 74,7 80,4 9,54

Kontrolle ~« „*.,..■ ■

CA ' ^Τ','Ο' 74,P 74,1 76,6 9,76 92,6

Beispiel 22 ''Ψ?,2 72,6 72,8 79*⁸ 9,56 89,9 Beispiel 22 27,5 73,5 73,5 8o,2 8,96 84_jO Beispiel 24 27,2" 74,1 73,8 79^8 8,2^ 77,2

Beispiel 25 27,9 72,1 72,2 7^3- H#o7

Es'ist ersichtlich, daß die gesaraten neuen pigmentierten Füllstoffe die optischen Eigenschaften mehr als Ton-Füllstoff und etwas weniger als Titandioxyd-Füllstoff verbessern, wenn diese allein verwendet werden. Jedoch ist ein Unterschied in der Undurchsichtigkeit von etwa 6,7 Einheiten zwischen dem Grundstoff, der den nicht-pigmentierten Kontroll-Zeliuloseacetatbutyrat-Püllstoff enthält und dom Grundstoff, der Titandioxyd-Füllstoff enthält, vorhanden* Dagegen war nur ein Unterschied von J5,5 Einheiten zwischen dem Grundstoff, welcher 5o % titandioxydpigmentierten ZeI-luioseacetatbutyrat-Füllstoff und dem Grundstoff, welcher nur Titandioxyd-Füllstöff enthielt, vorhanden» Weiterhin

109832/1607 w bad

■ :- "·■■

ist - und das ist bei dem Papierherstellungsverfahren von großer Wichtigkeit - ersichtlich, daß die geweißten Zelluloseacetatbutyrat-Fasern, wenn, sie als Zurückerhaltungshilfe betrachtet werden, mehr als das Doppelte des Zurückhai tungsvermögens von Titandioxyd hatten, das vorhanden war, wenn Titandioxyd-Füllstoff bei Abwesenheit von geweißten Fasern verwendet wurde.

Die aus den obigen "Vorgängen erhaltenen Grundstoffe wurden in zwei Klemmstellen eines Stahl-Stahl-Kalanders, der zu 2oo pli belastet war, kalandert, und sie hatten die folgenden Festigkeitseigenschaften:

Tabelle 14 ;

Ber- Reißen
Füllstoff sten MD CD

Falten MD CD	12	9	MD	Zug CD	Bekk-Wert W F	30
60	3	5	,2	3,3		. 3o
Io	2	6	,1	2,0	32	J 31
16	4	6		1,8	32	29
15	5	7	,2	2,2	31	37
23	5	7	*l	2,3	46	4o
24:	6	7	,2	2,5 .	44	34
28	6	6	*?	2,6;	37	36
31	4	7	,7	2,4	41
25		,7	2,5	4o

Keiner 18 22,1 3o,9

Ton Io 23,2 3o,l

TiO₂ 12 23,0 28,6

TiO₂-CA

Mischung - Io 21,6 28,2

Kontrolle CA 13 23,2 29,0

Beispiel 22 l4 21,8 28,2

Beispiel 23 13 21,4 28_#2

Beispiel 24 13 19,0 28,6

Beispiel 25 14 21 ,B 28,2
Aus obigen Ausführungen ist erslelitlioh, daß die pigmentierten geweißten faserförmigen Füllstoffe kleinere Verminderung

*"" ;\^.;: ' BAD OMGIMAL

ists

m der l^:s*l^©i1isel^©S:Äafifcen von T&pimnoatmma fen als mbliehe mii^mlisehe Füllstoffe.

als die >ptoysl&a1LliSiih© Misffitetng /mm. '

erseoagten die pligroeioafciietrteii Füllstoff© weicfeere Siraindstoffe |Bel£te-Wer%e| als €ie stoffe oder dl/e

Beispiele 2'5 bis ^o

Bei ^iiier anderen Reihe von Durchläufen wurden geweiß* ifce Fasern erzeugt j welche Kombinationen von verschiedenen
mineralischen Füllstoffpartikeln enthielten, und insgesamt in tfoereinstimmung mit dem Verfahren, wie es im Beispiel 22 kesehrieijen wurde. In diesen Durchläufen wurden die nachstehenden Komponenten des Zerstäubungsansatzes konstant gehalten: 1500 Gewichtsteile Aceton, 5-00 Gewichtsteile Wasser, Io .Gewichtsteile Natriumstearatseife und 225 Gewichtsteile Zelluloseaeetatbutyrat. Die pigmentierten geweißten faserformigen Füllstoffe enthielten 33 Gew.# geweißtes Zelluloseacetattiutyrat und 67 Gew.$ gesamte mineralische Füllstoffe,· wobei die mineralischen Füllstoffe wie folgt geaüdert wurden:

1668574

Teile Teile Teile -Teile Teile Aluminium- Über- gallium-Durchlauf TiO₀ silikat gugs^Ton earbonat ter

Beispiel 2β

Beispiel 27 427,5 22,5 —«· Beispiel 28 #©5 — ^: ^5

Beispiel 29 Beispiel Jo

Basierend auf gesamtem eingeschlossenen Pitment in de» ge«

weißten Fasern betrug der Pigmentanteil des Füllstoffes gemäß Beispiel 27 95 ^ Titandioxid, 5 $ Äluminiumsiliieat

("geolex.S^P" der Firma J,M. Huber Corp»}:, und die Füll« stoffe gemäß den Beispielen 28, 29 und ^o enthielten _9o ^

Titandioxyd und Io % Übergugs-Tor bzw, ealoiumGarbonat (^trPureoal M") und ealßinierten Ton,

Die Füllstoffe au$ den Beispielen 26 bis Jo wurden Hand~®lättern mit einem Pegel von etwa 9 % einverleibt, und sie erzeugten eine Erhöhung des. lüli-Glanzes von wenigstens Q Sinhelten und eine Erhöhung der B & L-lftjdurehsieh'-tigkeit von .wenigstens Io Einheiteia gegenüber dem Kontroll« brei, welcher einen Glans; von 63*3 und eine Uadurehsiahtii¹* iceit von 75,1 zeigte,

Die Füllstoffe der Seispiel« if M^ 29 wurden bei einem Pegel von etwa 9 % .in.:.|}rund#teffβ;--^iöggisÄlogsen^- die IjUice^Mill-Blend-i.Brei

4 νου etwa Bq Sütouiiiii ges^hlageß wsr*

flff BAD

Ein weiterer Grundstoff wurde aus dem gleichen Brei bereitet, in welchem ein Füllstoff aus nicht-pigmentierten geweißten Zelluloseacetatbutyrat-Fasern eingebracht war. Die unkalanderten Grundstoffe zeigten die folgenden Eigenschaften:

ewicht

Füllstoff

Tabelle 15

B & L- % Füll- % Füll- ' LRL- Undureh-. stoff im stoff-ZuGlanz sichtig- Grund- rückhalte-W F keit stoff vermögen

7**2	9,59	9o,6
76,6	8,96	84,6
76,1	8,82	83,3
76,9	9,o4	85,4
77*6	8,92	84,2
65,7	■■—■MM	«■ ^ MB W*

Kontrolle QA---i35j.7 73,1 73,1 Beispiel 26. 25,4 74,2 74,2 ¹ Beispiel 27 25;7 73,9 74,ο Beispiel 28 25,7 73/6 73*6 Beispiel "29 25,7 72,6 72,6 Keiner 28,5 72,4 72,4

Aus obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß die gesamten neuen Füllstoffe, welche Kombinationen von eingeschlossenen mineralischen Füllstoffpartike.ln* enthalten* zu ausgesprochenen Verbesserungen in den/optischen Eigenschaften der Grundstoffe beitragen* Weiterhin bilden die geweißtes Zelluloseacetatbutyrat-Fasern eine wirksame Zurückhaltungshilfe für die·mineralischen Pigmentteilchen.

Die Grundstoffe gemäß vorstehender Tabelle wurden in zwei Klemmstellen eines Stahl-Staiil-Kalanders, der zu 2oo pll belastet war, kalandert, und die. Qrundstoffe wiesen die fol-

M-i 10983 2/1607

genden Eigenschaften auf:

	Tabelle	17,4	27,8	Falten MD CD	4	Zug MD CD	1	,9	Bekk-Wert W F	44
Füllstoff	> 16	16,3	26,2	15	4	6,1	2	,0	44	31
Kontrolle CA	Reißen Bersten MD CD	17,7	28,3	18	4	6,5	1	,9	33	39
Beispiel 26	11	17,4	27,8	19	4	6,6	2	,o	4o	38
Beispiel 27	12	17,7	28,3	17	4	6,4	2	,1	41	38
Beispiel 28	12	32,1	3o,9	22	12	6,9	3	,3	4o	30
Beispiel 29	11		6o		9,2		3o
Keiner	12
	18

Ein Vergleich der Tabellen l4 und 16 (vgl. oben) z^igt, daß die Festigkeitseigenschaften der geweißten Pasern, welche eine Kombination von mineralischen Pigmentteilchen einschließen, mit denen von geweißten Fasern vergleichbar sind, welche Partikel eines einzigen mineralischen Pigmentes einschließen. _a

Aus den oben erläuterten Beispielen 22 bis 26 ist ersichtlich, daß die undurchsichtigkeit durch die Verwendung von pigmentierten faserigen Zelluloseester-Füllstoffen bis zu 4 Einheiten verbessert werden kann"und daß überraschenderweise die Pigmentierung die Festigkeit der faserförmigen Füllstoffe oder des,Papieres> welchem die faserförmige"n Füllstoffe einverleibt werden, nicht nachteilig beeinflußt. „ Weiterhin können durch die Erfindung übliche mineralische Füllstoffe, wie Titandioxyd und Ton, in einem Papierherstel-

.33 : «00574

luagsproseS- verwendet und in dem Papier bei pegeIn zurückbehalten werden, die wenigstens das Doppelte der üblichen Zurüekhaltepegel betragen, womit die Fähigkeit der geweißten Zelluloseester-Fasern, als Zurüekhaltemittei zu wirken, bewiesen ist.

Beispiel Jl

Ein pigmentierte Zelluloseacetat-Fasern enthaltender Füllstoff wurde aus dem folgenden Zerstäubungsansatz hergestellt:

Aceton 2ho . gew.. Tel Ie

Wasser . 8a Gew,Teile

Natriumstearat-Seife 1,6 Gew,Teile

TiO₂ (Anatas) 17 Gew,Teile

Zelluloseacetat 4© Gew,Teile

Der vorstehende Zerstäubungsansatz wurde gemäß dem oben in Verbindung mit Beispiel 22 auseinandergesetzten. Ve^fahren bereitet und zerstäubt, um geweißte Zelluloseacetat-Fasern zu erzeugen, in welchen die TiOp-Partikel eingeschlossen sind. Der pigmentierte geweißte faserige Füllstoff enthielt 3ö Gew,# Titandioxyd und 7o Gew.% Zelluloseacetat* Per pigmentierte faserige Füllstoff wurde einem Grundstoff einverleibt, der auf einer üblichen Papierhersteilungsmasphine hergestellt war, und es traten keine Probleme hinsichtlich des kaufes der Maschine auf. Der Füllstoff wurde einem Papier mit 22 Pfund Basisgewicht mit einem Pegel von f&XP 3 %

einverleibt, und er bewirkte dennoch eine Erhöhung des

t|g|£§it ifQii f Einheiten gegpfiiiber $§!ΐ* n|.0h|sg§fi}41|ßn J?a.

d§r.

Beispiel J8
Ein pigjmentierter Fa§erfiillstQf-1_? der gemäß d§m §©§.

4 ^ F Wasserseh|§|it

auf ein bl,attb|Meii4§s §ieb g-ebracial^ uiid es ^u fcer des pigmentierten pi|||s^©ffes ^.©n Hand--Biätter hatten ein Sja§i§gewi§||| fen _f

sgt.ft, und zei^lßn einjen £SLsß|.an§ ygn f®,|

i|bl|ßhen Fii|ls|pi:f§?| we||geti§nd 3unter§,ehf |4i?§i?_? fs

P" nen

hergeatellt w#Päe.n_? pin faseriger ginem

jnittels fassers auf eiE islafelteiläeiaile^ Sie^ gel.eg|_# Hand würden Biäi?fcei? des fMi.i|ßafe#Pial§ ,ei?zsug#.

©AD ORIGINAL¹

ersichtlich, daß die neuen Faserfüllstoffe sowohl miteinander als auch mit anderen Pasern, z.B. üblichen papierbildenden Fasern, verfilzt werden können und daß die neuen Füllstoffe hell bzw, glänzend und undurchsichtig sind.

L.-.t--Si:.;.;:-Jj Vi-ΐί.

Claims (1)

1. Patentansprüche.

   1. Teilchenmaterial für die Papierherstellung mit Partikeln aus faserbildenden synthetischen Harzen, dadurch gekennzeichnet,.daß die Partikel geweißte (blushed) feine Partikel, insbesondere in Faserform, sind.

   2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern geweißte Zelluloseester-Fasern, insbesondere aus Zelluloseacetat und/oder Zelluloseacetatbutyrat

   •sind.

   3>. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern weiß und undurchsichtig sind, Längen von o,oj5 bis 1,86 mm und Dicken von 2 bis 51 haben, sich verriegeln, um sich selbst tragende Wasserblätter zu bilden, und ein Williams-Mahlungsvermögen für 1 g von 2) bis' 575 Sekunden haben, wenn sie sich in einem wässerigen Schlamm mit einer Konsistenz von etwa 1 % befinden.

   Λ, Material nach Anspruch 2> dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern ein mineralisches Pigment, beispielsweise Ton,^^ Calciumearbohat, Aluminiumsilileafc, hydratisiertes Aluminiumoxyd oder Titandioxyd enthalten»

   5« Material nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß; das Pigment 3© bis 67 Gew.# der Gesamt fasern ausmacht.

   6» Material nach Ans^rueh h oder 5, dadurch gekennzeiqftftet;y dfü3 die Fasern !,Engen von OjOJJ bis 1,6 mm ujad Breiten von 1 bis 82 habe» und sich verfilzen und ver-

   BAD ORIGINAL

   .um sich selbst tragende Wasser-Blätter zu bilden» f, Material nach einem der Ansprüche 1 b|s. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern wenigstens 1 Crew*!? eines Papierfasermaterials und weiterhin Zellulgs.efajsern ent= kalten,. '

   8, Verfahren zum Herstellen von Partikeln,

   dere Fasern,, aus faserbildenden syntneti^Gs^en Harzen, dem eine organische IiCtsung eines DrganisQhen Harzes in ein Nichti-Lasungsmittel eingeführt wird, das mit dem fcösungs^ mittel der Lösung mischbar ist., um die Partikel auszufällen, dadurch gekennzeiphnet, daß eine Iiösyng verwendet wird, die ein Nicht-Lösungsmittel für das Harz enthält und mit dem Lösungsmittel und mit dem ausfällenden Jiieht^Lösungsmittel verträglich ist, und daß die Lösung in das. ausfällende Nicht !-Lösungsmittel zerstäubt wird. .

   9. Verfahren naah Anspruch 8, dadurch

   * V - aus - daß ein Harz verwendet wird, das *einem oder ipehrie lQseestern, insbesondere ZeiluloseaGetat m|d/§4er g acetatbutyrat besteht.

   Ic?» ^erfahren nach Anspruch 8 Qder 9# #adprsh zeiehnet, daß als Lösungsmittel Aeeton ui|d für }?eidß Lösungsmittel Wasser verwendetwird,

   11, Verfahren nach einem <ler Ansprüche 8 W&- löj dadurch gekennaeichiiet, daß &i.ßß Lösung v#rw#ndet WlP$» ^ ein. iiötzmittel, wie zM*
   ,phosphat / Hatriumphösphat,

   - βο -

   äthanol, Pölyalkylenglycol oder pölyoxyäthyleniertes Alkylaminoamid, enthält.

   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß .als Zerstäubungslösung eine solche verwendet wird, die ein Plastizierungsmittel, insbesondere Di-n-butylsebacat, enthält.

   13. Verfahren nach den Ansprüchen 9* Io oder einem der Ansprüche 11 und 12, in Abhängigkeit von den Ansprüchen 9 und lös dadurch gekennzeichnet« daß als Lösung eine solche verendet wira_s die Aceton und Zelluioseacetatbutyrat in ©i&ern Qewichtsverhältnis von 3 s 1 bis 15 ι .1 und Wasser bis au 1 Qewichtsteil- je 3 Gewichtsteile Aceton enthält.

   l*o Verfahren, nach einem-der Ansprüche 8 bis 15, dageke-nnzeIehnet_A daß die Löswng■ -durch eine Zerstäuber« e mit einem Luftstrom in ein Bad ;wn Eicht-Lösungsmittel gis^sfeäabt wirda das in ©inem Abstand unterhalb der Düse an* geordnet ist_o ■'■-..-"■ - ; . '. " :

   ,- 15 ο Vs^fÄren nach Anspruch I^ _ΰ dadurch -gekesmzeteh- / n®t_s iaS als Düse eine solche-ve-rwendet-wird_Λ die einen Öffnungsdurchmesser, von o,71 feis 2_D$$ mn hat and in "einer Entfernung von etwa 12^7 bis ll4vJ mrn von dem Fällbad, angeordnet ist, und daß ein-Zerstäubungsdruck von 2,8' bis ; 5*6 kg/cm angewendet wird.

   16. Verfahren nach Anspruch l4 oder 15* dadurch gekennzeichnet, daß das Bad umgerührt wird."

   17. Verfahren naoh einem der Ansprüche 8 bis ΐβ, da-

   ORIGINAL

   durch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die ein mineralisches Pigment, wie z,B.Ton, Calciumcarbonate Aiuminiumsilikat, hydratisiertes Aluminiumoxyd oder Titandioxyd, enthält.

   18. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die 32 bis ?o % Zelluloseacetatbutyrat und 67 bis 3o % Titandloxyd, bezogen auf das Gewicht von Butyrat und Titandioxyd, enthält.

   109832/1607