DE1767782A1

DE1767782A1 - Pigment

Info

Publication number: DE1767782A1
Application number: DE19681767782
Authority: DE
Inventors: Raymond Counter; Gerald Lederer
Original assignee: British Titan Ltd
Current assignee: British Titan Ltd
Priority date: 1967-06-17
Filing date: 1968-06-18
Publication date: 1971-12-30
Also published as: NL6807499A; GB1156575A; BE716703A; FR1567827A

Description

-1, Ju!! 1971

British Titan Products Company Limited, Billingham Teesside, England

Pigment

Die vorliegende Erfindung betrifft Pigmente und pigmentierte Materialien, insbesondere pigmentierte Papiere.

Titandioxyd, gewöhnlich in der Anatasform vorliegend, wurde bisher zur Pigmentierung von Papier und ähnlichen faserartigen Bogenmaterialien verwendet. Es wird gewöhnlich der zur Herstellung des Papiers oder dergleichen verwendeten Pulpe vor der Verformung der Pulpe zu einem Bogen auf einem ge- ^ eigneten Sieb zugesetzt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine erhebliche Menge des Pigments nach der Bogenbildung nicht in dem Papier zurückgehalten und mit

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dem Wasser entfernt wird. Zusätzlich zu diesem Nachteil treten ernsthafte Abwasserprobleme auf. Daher wäre es von grossem Vorteil, wenn es gelänge, ein Pigment herzustellen, das von den vorstehend erwähnten Materialien in höherem Ausmaße zurückgehalten wird.

Das erfindungsgemässe Pigment, das für eine Pigmentierung von Papier oder ähnlichen faserartigen Bogenmaterialien geeignet ist, besteht aus Titandioxydteilchen, welche einen Überzug besitzen, der sich aus einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd, einem Phosphat und einem organischen Polyol zusammensetzt.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen ferner Papiere oder ähnliche faserartige Bogenmaterialien, die als Pigment Titandioxydteilchen enthalten, wobei die Titandioxydteilchen einen Überzug aufweisen, der sich aus einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd, einem Phosphat und einem organischen Polyol zusammensetzt.

las erfindungsgemässe Titandioxydpigment kann entweder ein Anatas-Pigment oder ein Rutil-Pigment sein und nach irgendeinem der bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise nach dem Sulfat-Verfahren, bei dessen Durchführung ein Titandioxyd enthaltendes Erz mit Schwefelsäure

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behandelt wird, worauf die auf diese Weise erhaltene !Flüssigkeit zur Gewinnung von Titandioxydteilchen hydrolysiert wird. Die Titandioxydteilchen werden nach einer Konzentrierung zur Gewinnung von Teilchen mit der erforderlichen Pigmentgrösse kalziniert. Man kann auch nach einem Dampfphasen-Qxydationsverfahren arbeiten, bei dessen Durchführung ein Titantetrahalogenid direkt zu Titandioxyd oxydiert wird.

Liegt das Pigment überwiegend in Form der Rutil-Modifikation vor, dann sollten wenigstens 90 # seines TiOp in der Rutil-Konfiguration vorliegen, wobei der Gehalt an TiOp, das in der Rutil-Form vorliegt, vorzugsweise 95 $> betragen sollte. Die nach der Kalzinierung oder Oxydation erhaltenen Pigmentteilchen werden anschliessend unter anderem einem Nassbeschichtungsverfahren zur Erzielung des gewünschten Überzugs auf den Teilchen unterzogen.

Das erfindungsgemässe Pigment, welches zur Pigmentierung von Papier oder anderen faserartigen Bogenmaterialien geeignet ist, besitzt einen Überzug, der ein wasserhaltiges Aluminiumoxyd, das gewöhnlich, ausgedrückt als Al₂O*, in einer Menge von 0,5 - 10 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiOp, zugegen ist. Ausserdem enthält der Überzug ein Phosphat in einer Menge von 0,2 - 5 9ε, ausgedrückt als PpOc, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂ sowie

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ein organisches Polyol. Gegebenenfalls kann der Überzug ausserdem ein wasserhaltiges Siliciumoxyd in einer Menge von 0,2-5 Gewichts-^, ausgedrückt als SiOp, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂ und/oder ein wasserhaltiges Oxyd von Titan und/oder ein wasserhaltiges Oxyd von Zirkon und/oder ein wasserhaltiges Oxyd von 0er enthalten, wobei jedes Oxyd, ausgedrückt als Oxyd, in einer Menge von 0,35 - 7,5 Gewichts-^, bezogen auf das TiO₂ in den Teilchen, vorliegt. Vorzugsweise enthält der überzug ein wasserhaltiges Oxyd von Titan in einer Menge von 0,75 - 2 #, ausgedrückt als TiO₂, ein wasserhaltiges Oxyd von Aluminium in einer Menge von 1,0 - 3 $, ausgedrückt als Al₂O,, ein wasserhaltiges Oxyd von Silicium in einer Menge von 0,3 - 2 #, ausgedrückt als SiO₂, ein Phosphat in einer Menge von 0,5 - 2 $, ausgedrückt als Pp^c» wobei alle Mengen auf das Gewicht von TiO₂ in den Teilchen bezogen sind, sowie ein organisches Polyol.

Ein allgemein anwendbares Beschichtungsverfahren, das zum Aufbringen des Überzugs auf das Pigment angewendet wird, besteht darin, eine wässrige Aufschlämmung aus Titandioxydteilchen, die nach der Kalzinierung bei dem Sulfat-Verfahren anfallen, wobei die Teilchen normalerweise gemahlen und/oder hydroklasaiert worden sind, zu verwenden. Man kann auch eine wässrige Aufschlämmung aus Titandioxydteilchen, die bei der Dampfphasenoxydation eines Titantetrahalogenids erhalten worden aind, verwenden. Einer derartigen Aufschlämmung werden

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lösliche Salze der als wasserhaltige Oxyde abzuscheidenden Metalle und Phosphat zugesetzt, worauf ein Alkali oder eine Säure zu der auf diese Weise erhaltenen Aufschlämmung zugegeben wird, um einen pH von 4-8 zur Bewirkung der Abscheidung der entsprechenden wasserhaltigen Oxyde und des Phosphats auf den Pigmentteilchen in den gewünschten Mengen zu bewirken. Anschliessend an dieses Beschichtungsverfahren wird das Polyol aufgebracht.

Ein typisches wasserlösliches Aluminiumsalz, das der Auf- % schlämmung zugesetzt werden kann, ist Aluminiumsulfat. Es kann jedoch auch jedes andere lösliche Salz eingesetzt werden, das unter den Abscheidungsbedingungen zur Bildung von

unlöslichen wasserhaltigen Oxyden, die abgelagert werden, Veranlassung gibt.

Wird als wasserlösliches Aluminiumsalz ein Sulfat eingesetzt, dann ist es gewöhnlich notwendig, ein Alkali, wie beispielsweise ein Alkalihydroxyd, der Aufschlämmung zuzusetzen, um g den gewünschten pH einzustellen. Als Aluminiumsalz kann jedoch auch ein Alkalialuminat, wie beispielsweise Natriumaluminat, verwendet werden, wobei in diesem Falle die Aufschlämmung mit einer Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, zur Einstellung des gewünschten pH behandelt wird.

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Soll ein wasserhaltiges Titandioxyd auf den Pigmentteilohen abgeschieden werden, dann ist es zwectanässig, einer wässrigen Aufschlämmung aus Titandioxydteilchen eine Mischung aus einem löslichen Titansalz und einem löslichen Aluminiumsalz zuzusetzen, beispielsweise eine Mischung, die dadurch erhalten wird, dass eine Lösung von Titanylsulfat in Schwefelsäure hergestellt wird und zu dieser Lösung eine Aluminiumverbindung zugesetzt wird, wobei eine gemischte Lösung aus Titanylsulfat und Aluminiumsulfat erzeugt wird. Die gemischte Lösung kann nach der in der Deutschen Patentschrift 1 123 beschriebenen Methode hergestellt werden. Gegebenenfalls kann jedoch auch das Aluminiumsalz getrennt und unabhängig von dem Titansalz zugesetzt werden.

Das wasserhaltige Siliciumoxyd wird im allgemeinen dadurch erhalten, dass zu der wässrigen Aufschlämmung aus den Titandioxydteilchen eine wässrige Silikatlösung zugesetzt wird, beispielsweise eine Natriumsilikatlösung. Es kann jedoch auch gegebenenfalls jedes andere wasserlösliche Alkalisilikat rugegeben werden, Das Phosphat kann in Form einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Phosphats, wie beispielsweise in form einer Lösung von Ammoniumphosphat oder einer Lösung von Phosphorsäure, zugesetzt werden. Andere wasserlösliche Phosphate sind Alkaliphosphate. Gegebenenfalls kann jedoch auch ein Teil des Phosphats auf den Teilchen als Aluminium-Phosphat abgeschieden werden_v und zwar nach einer Methode, wie

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sie in der Britischen Patentschrift 1 023 590 beschrieben wird. Gemäss dieser Methode kann das Phosphat als Aluminiumphosphat durch Zugabe von Aluminiumphosphat oder einer anderen wasserlöslichen Aluniiniumverbindung zu der Aufschlämmung sowie durch anschliessende Zugabe von Phosphorsäure abgelagert werden.

Nach der Zugabe der Verbindungen, welche die Überzugsmittel ^ darstellen, ist es üblich, der wässrigen Aufschlämmung ein Alkali in einer solchen Menge zuzusetzen, dass der pH auf wenigstens 6 und vorzugsweise auf einen Wert über 7 eingestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die verschiedenen Überzugsreagentien in der erforderlichen Form auf der Oberfläche der Teilchen abgeschieden. Die Temperatur, bei welcher der Überzug aufgebracht werden kann, schwankt gewöhnlich zwischen 35 und 6O⁰C.

Nach dem Überziehen der Teilchen wird die Pigmentaufschläm- " mung abfiltriert, worauf da3 auf diese Weise erhaltene Pigment getrocknet wird. Gegebenenfalls kann das Pigment in einer unter Verwendung eines Fluids arbeitenden Mühle vermählen werden.

In zweckmässiger Weise kann das organische Polyol auf das beschichtete Titandioxydpigment während des Vermahlens in einer durch ein Fluid betriebenen Mühle auf das Titandioxydpigment,

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beispielsweise mittels Wasserdampf, aufgebracht werden. Es kann jedoch auch jede andere Aufbringungsmethode angewendet werden. DaB zur Behandlung des Pigments verwendete Polyol ist ein organisches Polyol, das wenigstens zwei Hydroxylgruppen enthält. Man kann einen mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise Pentaerythrit oder Trimethylolpropan, oder ein Alkanolamin, wie beispielsweise Triethanolamin oder Triisopropanolamin, verwenden.

Wie bereits angegeben, kann das Polyol auf das beschichtete Pigment während oder vor der Vermahlung in einer durch ein Fluid betriebenen Mühle aufgebracht werden. Die hohe Temperatur und der dichte Kontakt mit den Pigmentteilchen ermöglicht es, dass das Polyol gleichmässig über die Pigmentteil-. chen verteilt wird.

Wahlweise kann das Polyol in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise in Wasser, gelöst werden, worauf das beschichtete Pigment mit der erhaltenen Lösung gerührt werden kann. Anschliessend erfolgt vor dem Vermählen in einer durch ein Fluid betriebenen Mühle eine Trocknung.

Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemässen Pigmente 0,1 1 io des Polyols, bezogen auf das Gewicht des TiO₂ in dem Pigment.

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Zusätzlich zu der Behandlung mit dem Polyol kann das Pigment ferner mit anionisohen DispergierungBinitteln und anderen grenzflächenaktiven Dispergierungsmittein, wie beispielsweise Polyacrylaten, behandelt werden.

Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Methode zur Herstellung von Papier oder ähnliohen faserartigen Materialien vor, bei dessen Durchführung eine Dispersion der Fasern, die anschliessend in die Form eines Bogens überführt werden sollen, mit einer wässrigen Dispersion der Pigmente, welche den vorstehend beschriebenen Überzug aufweisen, vermischt werden, worauf das Papier oder die faserartigen Materialien zu einem Bogeematerial verformt und getrocknet werden.

Die Erfindung eignet sich zur Herstellung einer Vielzahl von Papieren, wobei alle üblichen Papierherstellungsbestandteile der Pulpe vor der Bogenbildung gegebenenfalls zugesetzt werden können. !Typische Bestandteile sind Leim, Stärke, Retentionshilfemittel, wie beispielsweise Polyacrylamide, sowie andere Füllstoffe, beispielsweise Ton und Alaun. Das Papier kann aus Cellulosefasern aus einer Vielzahl von Quellen, beispielsweise aus Holzpulpe, Leinen oder anderen pflanzlichen Fasern, hergestellt werden.

Das hergestellte Papier enthält in zweckmässiger Weise 0,5 10 Gewichte-# der Titandioxydteilohen als Füllstoff.

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Es hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung von Titandioxyd, welches den vorstehend beschriebenen Überzug aufweist, die Menge an Titandioxydpigment reduziert wird, welche aus dem zu einem Bogen geformten Papier oder aus anderen faserartigen Materialien verlorengeht, so dass dementsprechend der Retentionsgrad des Pigments im Vergleich zu demjenigen bisher bekannter Pigmente, die für diesen Zweck verwendet werden, erhöht wird. Zusätzlich werden die Probleme hinsichtlich der Abwasserbeseitigung wesentlich verkleinert. Die Verwendung eines Rutil-Titandioxyds gemäss vorliegender Erfindung verleiht einem Papier ferner einen höheren Undurchsichtigkeitsgrad, insbesondere einem wachshaltigen Papier, d.h. einem Papier, das mit beispielsweise einem Paraffinwachs gewaohst worden ist, Im Vergleich, zu dem Undurchsiohtigkeitsgrad, wie er bei Verwendung der bisher bekannten Anataspigmente in ähnlichen Mengen erzielt werden konnte. Daher kann gegebenenfalls die Pigmentmenge zur Erzielung eines Undurohsiohtigkeitsgrades, der dem durch eine bestimmte Menge eines Anataspigmentes gegebenen Grad äquivalent ist, herabgesetzt werden, so dass eine grössere Wirtschaftlichkeit erzielt wird.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

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Beispiel 1

Es wird ein beschichtetes Titandioxydpigment hergestellt, das einen Überzug besitzt, der 1 Gewichts-# eines wasserhaltigen Titanoxyds, ausgedrückt als TiOg, 1_f3 Gewichts-^ eines wasserhaltigen Aluminiumoxyds, ausgedrückt als AIgO,, 0,5 Gewichts-^ eines wasserhaltigen Siliciumoxyds, ausgedrückt als SiOp, 1 # eines Phosphats, ausgedrückt als ^2^5» ^unä ^»-* ^ Pentaerythrit enthält, wobei sich alle Gewichtsangaben auf das Gewicht des TiO₂ in dem Pigment beziehen. Dieses Pigment wird nach der folgenden allgemeinen Methode hergestellt»

Eine Beschichtungslösung wird durch Umsetzung einer wässrigen Aufschlämmung eines wasserhaltigen Titanoxyds, das durch Hydrolyse einer Schwefelsäurelösung eines Titanerzes mit 95 # Schwefelsäure erhalten worden ist, hergestellt. Während der Umsetzung steigt die Temperatur auf 150⁰C und wird durch Einleiten von Wasserdampf solange auf dieser Temperatur gehalten, bis die Reaktion beendet ist. Anschlieesend wird hydratisiertes Aluminiumoxyd zugesetzt, wobei die Temperatur der Reaktionsmasse durch Einleiten von Wasserdampf auf 135⁰C solange gehalten wird, bis sich das hydratisierte Aluminiumoxyd gelöst hat. Dann wird Wasser zum Verdünnen und Abkühlen der Lösung in einer solchen Menge eingeleitet, dass eine Endlösung erhalten wird, die 55 g/l Titansulfat, ausgedrückt als TiO₂, und 70 g/l Aluminiumsulfat, ausgedrückt als Al₂O*, enthält. Die Lösung wird anschliessend vor der Verwendung fil-

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triert. Diese Lösung wird als Beschichtungsmittel verwendet. Die anderen verwendeten Beschichtungsreagentien bestehen aus einer wässrigen Lösung aus Monoammoniumphosphat, die 120 g/l eines Phosphats, ausgedrückt als P0O5» enthält, einer wässrigen Lösung von Natriumsilikat, die 100 g/l des Silikats, ausgedrückt als SiOp, enthält und einer wässrigen Natriumhydroxydlösung, die zur Neutralisierung der Reaktionsmischung verwendet wird, wobei diese Natriumhydroxydlösung HO g/l des Hydroxyds enthält.

Eine Aufschlämmung, welche zuvor kalzinierte Rutil-Titandioxydpigmentteilchen in einer Menge zwischen 200 und 250 g/l enthält, wird auf 4O⁰C erhitzt. Die Beschichtungslösung wird während einer Zeitspanne von 15 Minuten in einer solchen Menge zugesetzt, daß eine Konzentration von TiO₂ von 1 %, bezogen auf das Gewicht des TiO₂ in dem Pigment, erhalten wird. Dann wird eine solche Menge der wässrigen Lösung des Monoammoniumphosphate während einer Zeitspanne von 15 Minuten zugesetzt, die dazu ausreicht, eine Phosphatkonzentration einzustellen, die 1 fo P2OC5» bezogen auf das Gewicht des TiO₂ in dem Pigment, äquivalent ist. Daran schliesst sich die Zugabe einer solchen Menge einer wässrigen Natriumsilikatlösung, die ebenfalls während einer Zeitspanne von 15 Minuten zugesetzt wird, an, die dazu ausreicht, eine Konzentration von 0,5 #, ausgedrückt als SiOp, bezogen auf das in dem Pigment enthaltene TiO₂, zu erzeugen. Die Mischung wird anschliessend unter Rühren auf eine

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Temperatur von 5O⁰C erhitzt und anschliessend mit der Fatrlumhydroxydlösung zur Einstellung eines pH von 7,5 neutralisiert. Die Lösungen werden anschliessend 30 Minuten lang gerührt, wobei während dieser Zeit weitere Mengen der wässrigen Natriumhydroxydlösung zugesetzt werden, um den pH auf dem gewünschten Wert zu halten. Die lösung wird filtriert, worauf die auf diese Weise erhaltenen beschichteten Titandioxydteilchen gewaschen, mit einer weiteren Menge Wasser in eine wässrige Suspension gebracht, filtriert und erneut gewaschen werden. Das auf diese Weise erhaltene beschichtete Pigment wird getrockent und anschliessend unter Verwendung von Wasserdampf unter gleichzeitiger Zugabe von Pentaerythrit in einer Menge von 0,3 Gewichts-^, bezogen auf das Titandioxyd, fein zerteilt. Dieses Pigment wird als Pigment B bezeichnet und zur Herstellung von Papier verwendet.

Ein Vergleichspigment A wird, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird, ebenfalls zur Herstellung von Papier verwendet. Bei diesem Pigment handelt es sich um ein nichtbeschichtetes Anatas-Pigment, welches bisher als für die Papierherstellung befriedigend angesehen wurde.

Zwei Proben, von denen jede aus gleichen Gewichtsteilen aus einer gebleichten Sulfit- und einer gebleichten Sulfatpulpe besteht, werden jeweils in einem Laborholländer (TAPPI Standard T200m-45) zu einem 300 ml-Canadian-Standard-Mahlgrad (C.S.F.)

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-H-

(frei) und zu einem 100 ml-Canadian-Standard-Mahlgrad (gut vermahlenes Material) vermählen. Das auf diese Weise erhaltene Material wird auf eine Konsistenz von 1 # verdünnt.

2 1-Proben aus einem jeden Material werden jeweils in einer British-Standard-Zerfaserungsvorrichtung zerfasert, worauf zu jedem Material zu den angegebenen Zeitpunkten Zusätze zugefügt werden. Die Zusätze sind in der folgenden Tabelle I zusammengefasst. Diese Tabelle zeigt auch die zur Zerfaserung des Materials erforderliche Zeit.

Tabelle I Zusätze zu der Zerfaserungsvorrichtung

2 1 Beschicfcungsmaterial

Colophonium-Leim (Poxol), 4 #ige wässrige Lösung

Pigment A oder B

Zeit Gewichtsmenge (Minuten)der Fasern

100

5	2
10	0 2,5
	6,25 oder 12,5
15	3
20

Alaun (hydratisiertes Aluminiumsulfat), 10 ^ige Lösung, bezogen auf das Gewicht des wasserfreien Alauns

Zerfaserung beendet

Man sieht, dass 7 Proben aus einem jeweiligen Grundmaterial zerfasert werden, wobei 3 der 7 Proben verschiedene Mengen des

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Pigmentes A und weitere 3 Proben der 7 Proben verschiedene Mengen des Pigmentes B enthalten, während die letzte Probe weder einen Zusatz des Pigmentes noch des Pigmentes B enthält.

Jeder Eintrag (zerfaserte und vermischte Materialien), der auf diese Weise erhalten wird, wird auf 5 1 verdünnt. Dann werden Papierbögen aus jedem Eintrag unter Verwendung der Papierbogenherstellungsmaschine hergestellt, wie sie in "Standard-PuIp Evaluation Apparatus by the British Paper and Board Makers Association" beschrieben wird. Die Bögen besitzen ein

Gewicht von 60 g/m , sofern sie trocken sind. Der pH des Eintrags beträgt 5,5.

Die Bögen werden anschliessend bei einer Temperatur von 23⁰G (73⁰F) und bei einer relativen Feuchtigkeit von 50 # vor einem weiteren Testen konditioniert.

Die Bögen werden gewogen, worauf doppelte Bögen auf ihren TiOp-Gehalt untersucht werden. Dies geschieht in der Weise, dass die Bögen verbrannt werden und die auf diese Weise erhaltene Asche analysiert wird.

Die Retention von TiOp in den Bögen wird nach folgender Gleichung berechnet:

Gewicht des Pigmentes pro 100 g Faser in d.Papier

$ Retention = χ

Gewicht des Pigmentes pro 100 g Faser im Eintrag

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— ΊΟ —

Die angegebene Retention ist eine in einem Durchgang ermittelte Retention.

Ftir das auf einen 300 ml-Canadian-Standard-Mahlgrad (frei zerfasertes Material) zerfaserte Material besitzen die in einem Durchgang ("one pass") ermittelten durchschnittlichen Retentionen folgende Werte:

Pigment % Retention

A 43,6

B 53,2

Für das auf einen 100 ml-Canadian-Standard-Mahlgrad (gut zerfasertes Material) zerfaserte Material besitzen die in einem Durchgang ermittelten durchschnittlichen Retentionen folgende Werte:

Pigment # Retention

A 61,4

B 66,5

Papierproben werden mit Paraffinwachs imprägniert, worauf die Undurchsichtigkeiten der Wachspapiere bestimmt werden. Ausserdem werden die Undurchsichtigkeiten der nicht-gewachsten Papiere ermittelt.

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Die Undurohsichtigkeiten werden unter Verwendung eines Harrison-Colorimeters bestimmt, wobei die Ergebnisse als ein Kontrastverhältnia (4) in folgender Weise angegeben werden!

Reflexionsvermögen mit schwarzem Untergrund Reflexionsvermögen mit weissem Untergrund

Die Ergebnisse sind in graphischer Form aufgetragen (vergleiche die beigefügten Figuren 1 und 2).

Das Beispiel zeigt, dass ein Papier, das erfindungsgemäss hergestellt worden ist, eine höhere Pigmentretention sowie eine verbesserte Undurchsichtigkeit besitzt.

Beispiel 2

Eine Anzahl von Einträgen wird aus dem 300-Canadian-Standard-Mahlungsgrad-Material (frei zerfasert), das gemäss Beispiel 1 hergestellt worden ist, wobei jedoch bei der Zerfaserungsstufe verschiedene Zusätze zugesetzt werden, hergestellt. Die Art sowie die Mengen an den verschiedenen Zusätzen sind in der nachfolgenden Tabelle II, ausgedrückt als Prozentmenge, bezogen auf 100 96 Fasern, angegeben.

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Tabelle II

Eintrag Pigment A Pigment B Stärke Polyacrylamid- Ton

retentionshilfsmittel, i*> ia

1 6,25 -

2 5,6 -

3 6,25 3

4 5,6 3

5 6,25 0,1

6 5,6 0,1

7 . 6,25 - - - 6,25

8 5,6 - 6,25

9 6,25 - - - 31,25 10 - 5,6 - - 31,25

Die Menge des Pigments A wird unter Verwendung der Ergebnisse des Beispiels 1 berechnet. Der Gehalt in dem fertiggestellten Papier beträgt ungefähr 3 #. Die Menge des Pigments B wird derart ausgewählt, dass sie ungefähr die gleichen Kosten verursacht wie die Menge des Pigments A.

Papiere werden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt und getestet. Es werden die Durchschnittsergebnisse für doppelte getestete Papierbögen ermittelt. Diese Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengefasst.

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Tabelle III

	Retention in ?	& nach einem Durchgang	Undurchsich tigkeit	gewachst
Eintrag	Pigment	Ton	trocken	64,7
1	52,4	-	87,2	68,4
2	59,2	-	88,2	60,6
3	40,9	-	84,6	66,4
4	49,2	-	86,4	67,0
5	72,9	-	88,7	71,1
6	76,0	-	89,2	63,5
7	51,3	29,1	87,9	68,0
8	58,7	28,9	88,9	61,1
9	45,9	28,0	89,8	66,9
10	54,2	28,4	91,0

Die Ergebnisse zeigen, dass bei ungefähr den gleichen Kosten die Verwendung des Pigmentes B gegenüber der Verwendung des Pigmentes A Vorteile bietet. Wahlweise können für die Pigmente A und B durch Verwendung des Pigmentes B in einer reduzierten Menge bei geringeren Kosten äquivalente Ergebnisse erzielt werden, ohne dass dabei die Papiereigenschaften in nachteiliger Weise beeinflusst werden.

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Beispiel 3

Nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wird ein erfindungsgemässes Pigment hergestellt. Der Überzug auf den Titandioxydteilchen besteht aus einem wasserhaltigen Titanoxyd in einer Menge von 0,90 Gewichts-^, einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd in einer Menge von 1,27 Gewichts-^, einem wasserhaltigen Siliciumoxyd in einer Menge von 0,46 Gewichts-# wobei sich alle Angaben auf das Oxyd beziehen, sowie einem Phosphat in einer Menge von 0,95 Gewichts-^, ausgedrückt als P₂Oc. Das Pigment wird mit 0,3 Gewichts-^ Pentaerythrit während der Zerkleinerung behandelt. Dieses Pigment wird nachstehend als Pigment C bezeichnet.

Es werden fünf andere ähnliche Pigmente hergestellt, die Jedoch kein Pentaerythrit und wechselnde Mengen der wasserhaltigen Oxyde von Titan, Aluminium, Silicium sowie des Phosphats enthalten (vergleiche die folgende Tabelle, wobei die wasserhaltigen Oxyde als Oxyde in Gewichts-^, bezogen ajaf den TiO₂-Gehalt des Pigments, angegeben sind).

	Al₂O₃	Überzugsmenge	P₂O₅
TiO₂	1,3	SiO₂	NIL
1,0	1,32	0,5	0,68
0,88	1,30	0,59	1,05
0,88	1,30	0,58	1,41
0,74	1,32	0,60	1,69
0,76	0,60

D E P G H

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Die Pigmente werden zur Bestimmung der Retention (in $>) in einem frei zerfaserten Material nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise getestet, indem 6,25 Gewichtsteile und wahlweise 12,5 Gewichtsteile des getesteten Pigments pro 100 Teile Faser verwendet werden. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefasst.

Retention, jL

Zusatz 6,25 $	Zusatz 12,5 $>
48,0	48,6
43,4	42,3
44,6	42,7
41,8	43,2
39,1	41,2
40,3	40,6

C D E F G H

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass die Retention (in $>) eines erfindungsgemässen Pigments wesentlich gegenüber derjenigen eines ähnlichen Pigments, das kein Pentaerythrit enthält, sowie gegenüber einem ähnlichen Pigment, das kein Pentaerythrit und auch kein Phosphat enthält, verbessert ist.

Beispiel 4

Es werden drei Rutil-Titandioxydpigmente hergestellt, indem der Ausstoss aus einer Rutil-Titandioxyd-Kalzinierungsvor-

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BAD ORIGINAL

richtung nach der in Beispiel 1 beschriebenen Weise mit einer Besehichtungslösung behandelt wird, die Titansulfat und Aluminiumsulfat in solchen Mengen enthält, dass auf dem Pigment ein wasserhaltiges Titandioxyd in einer Menge von 1 i» und ein wasserhaltiges Aluminiumoxyd in einer Menge von 1,3 #, ausgedrückt als Oxyde, bezogen auf das Gewicht des in dem Pigment enthaltenen Oxyds abgelagert wird. Anschlieseend erfolgt auf das beschichtete Pigment die Ablagerung eines wasfe serhaltigen Aluminiumoxyds aus einer Natriumaluminatlösung in einer Menge von 1,7 Gewicht s-?£, ausgedrückt als Al₂O,.

Zwei der Pigmente, die nachstehend als Pigmente J und K bezeichnet werden, werden unter Bedingungen zerkleinert, unter welchen 0,3 bzw. 0,6 # Pentaerythrit zugeführt werden. Das erhaltene, als Pigment I bezeichnete Pigment wird in Abwesenheit von Pentaerythrit zerkleinert.

Die Retentionen dieser drei Pigmente (in #) werden in einem ™ frei zerfaserten Material nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode mit der für das Pigment 0 (vergleiche Beispiel 3) ermittelten Retention verglichen, wobei die nachstehend angegebenen Ergebnisse erhalten werden.

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C I J K

	Retention	ι ψ
Zugabe 6.	25 <f>	Zugabe 12.5 9^
48,0		48,6
42,6		42,3
41,4		40,6
40,9		39,4

Ein Rutil-Titandioxydpigment mit einem Überzug aua einem wasserhaltigen Titanoxyd in einer Menge von 1,1 #, ausgedrückt als TiOp, einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd in einer Menge von 1,5 #, ausgedrück als AIgO,, einem wasserhaltigen SiIiciumoxyd in einer Menge von 0,5 %, ausgedrückt als SiOp,
und 0,3 # Pentaerythrit besitzt eine durchschnittliche
Retention in Papier von 27 $>.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen deutlich, dass das Fehlen eines Phosphats merklich die Retention (in $>) in Papier be- ^ einflusst.

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Claims

Patentansprüche

1. Pigment, das zur Pigmentierung von Papier oder ähnlichen faserartigen Bogenmaterialien geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Titandioxydteilchen besteht, die einen Überzug aus einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd, einem Phosphat und einem organischen Polyol besitzen.

2. Pigment nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ^ wasserhaltige Aluminiumoxyd, ausgedrückt als Al₂O,, in

einer Menge von 0,5 - 10 Gewichts-#, bezogen auf das in den Teilchen vorhandene TiO₂, vorliegt.

3« Pigment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein wasserhaltiges Siliciumoxyd in dem Überzug, ausgedrückt in SiO₂, in einer Menge von 0,2-5 Gewichts-$, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂, vorliegt,

4. Pigment nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, P dass das Phosphat, ausgedrückt als PpOc in einer Menge von 0,2-5 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂, vorliegt.

5. Pigment nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug zusätzlich ein wasserhaltiges Titan—

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oxyd und/oder ein wasserhaltiges Zirkonoxyd und/oder ein wasserhaltiges Ceroxyd enthält.

6. Pigment nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Titanoxyd und/oder das wasserhaltige Zirkonoxyd und/oder das wasserhaltige Ceroxyd jeweils, ausgedrückt als Oxyd, in einer Menge von 0,35 - 7,5 Gewichts-$, bezogen auf das in den Teilchen vorhandene TiO₂, vorliegen.

7. Pigment nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Titanoxyd in einer Menge, ausgedrückt als TiO₂, von 0,75 - 2 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂, vorliegt.

8. Pigment, das für eine Verwendung zur Pigmentierung von Papier oder ähnlichen faserartigen Bogenmaterialien geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Titandioxydteilchen besteht, die einen Überzug besitzen, der aus einem wasserhaltigen Titanoxyd in einer Menge, ausgedrückt als TiO₂, von 0,75 - 2 $, einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd, ausgedrückt als Al₂O,, in einer Menge von 1-3 #, einem wasserhaltigen Sliciumoxyd, ausgedrück als SiOp, in einer Menge von 0,3 - 2 9^, einem Phosphat, ausgedrückt als P₂^S' ⁱⁿ einer Menge von 0,5 - 2 $, wobei sich alle Mengen auf

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das Gewicht des in den Teilchen vorhandenen TiOg beziehen, und einem organischen Polyol besteht.

9. Pigment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol ein mehrwertiger Alkohol oder ein Alkanolamin, das wenigstens zwei Hydroxylgruppen enthält, ist.

10. Pigment nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol aus Pentaerythrit besteht.

11. Pigment nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol aus Trimethylolpropan besteht.

12. Pigment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkanolamin aus Triäthanolamin besteht.

13. Pigment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol in einer Menge von 0,1 bezogen auf das Gewicht des TiOp in den Pigmentteilchen, vorliegt.

14. Pigment nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxyd in den Teilchen in der Rutil-Konfiguration vorliegt.

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15. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es als Pigment Titandioxydteilchen enthält, wobei die Titandioxydteilchen einen Überzug besitzen, der aus einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd, einem Phosphat und einem organischen Polyol besteht.

16. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Aluminiumoxyd, ausgedrückt als Al₂O,, in einer Menge von 0,5 - 10 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen vorhandene TiO₂, vorliegt.

17. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein wasserhaltiges Siliciumoxyd, ausgedrückt als SiO₂, in dem Überzug in einer Menge von 0,2 - 5 $, bezogen auf das Gewicht des in den Teilchen vorhandenen TiO₂, vorliegt.

18. Papier oder ähnliches faserartiges Material nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Phosphat, ausgedrückt als PpOc in einer Menge von 0,2-5 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene , vorliegt.

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19· Papier oder ähnliches faserartiges Material nach einem der Ansprüche 15 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug zusätzlich ein wasserhaltiges Titanoxyd und/oder ein wasserhaltiges Zirkonoxyd und/oder ein wasserhaltiges Geroxyd enthält.

20. Papier oder ähnliches faserartiges Material nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Titanoxyd und/oder das wasserhaltige Zirkonoxyd und/oder das wasserhaltige Ceroxyd Jeweils in einer Menge, ausgedrückt als Oxyd, von 0,35 - 7»5 Gewichts-^, bezogen auf das in den Teilchen enthaltene TiO₂* vorliegen.

21. Papier oder ähnliches faserartiges Material nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserhaltige Titanoxyd in einer Menge von 0,75 - 2 #, ausgedrückt als TiO₂, bezogen auf das Gewicht des in den Teilchen enthaltenen TiOp, vorliegt.

22. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass es als Pigment Titandioxydteilchen enthält, die einen Überzug besitzen, der aus einem wasserhaltigen Titanoxyd in einer Menge, ausgedrückt als TiO₂, von 0,75 - 2 $, einem wasserhaltigen Aluminiumoxyd in einer Menge, ausgedrückt als Al₂O,, von 1 - 3 $, einem wasserhaltigen Siliciumoxyd, ausgedrückt als SiOp, in

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einer Menge von 0,3 — 2 96, einem Phosphat, ausgedrückt als PpOf-, in einer Menge von 0,5 - 2 96, wobei alle Mengen auf das Gewicht des in den Teilchen enthaltenen TiO₂ bezogen sind, und einem organischen Polyol besteht.

23. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach einem der Ansprüche 15 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol aus einem mehrwertigen Alkohol, der wenigstens zwei Hydroxylgruppen enthält, oder aus einem Alkanolamin, das wenigstens zwei Hydroxylgruppen aufweist, besteht.

24. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach Anspruch 2*3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol aus Pentaerythrit besteht.

25. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, das das Polyol aus Trimethylolpropan besteht.

26. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkanolamin aus Triäthanolamin besteht.

27. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach einem der Ansprüche 15 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol in einer Menge von 0,1-1 $, bezogen auf das

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- 30 Gewicht des TiOp in den Pigmentteilohen, vorliegt.

28. Papier oder ähnliches faserartigee Bogenmaterial nach einem der Ansprüche 15 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Titandioxyd in den Teilchen in der Rutil-Konfiguration vorliegt.

29. Papier oder ähnliches faserartiges Bogenmaterial nach einem der Ansprüche 15 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Titandioxydteilchen in einer Menge von 0,5 - 10 Gewichts-^, bezogen auf das Papier, vorliegen.

30. Verfahren zur Herstellung von Papier oder ähnlichen faserartigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dispersion der Pasern, welche anschliessend zu einem Bogen verformt werden sollen, mit einer Dispersion eines Pigments gemäss einem der Ansprüche 1-14 vermischt wird, die Mischung zu einem Bogenmaterial verfonnt wird und das Bogenmaterial getrocknet wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete faserartige Material aus Ce]lulosefaser besteht.

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