DE19820122A1 - Verfahren zur Herstellung sedimentationsstabiler Calciumcarbonatsuspension - Google Patents

Verfahren zur Herstellung sedimentationsstabiler Calciumcarbonatsuspension

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Abstract

Erfindungsgemäß werden in eine Suspension, die Calciumcarbonat, Wasser und Netzmittel enthält, ionische Metallverbindungen der 1. und 4. Hauptgruppe und/oder der Nebengruppen des PSE als Sedimentationsverhinderer zugesetzt. DOLLAR A Diese sedimentationsstabilen Calciumcarbonatsuspensionen eignen sich hervorragend als Rohstoffe für die Papier-, Farben- oder Kosmetikindustrie.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sedimentationsstabilen, fein dispersen, wäßrigen Calciumcar­ bonatsuspensionen und deren Verwendung als Rohstoff z. B. für die Papier-, Farben- oder Kosmetikindustrie.
Der Einsatz von trockenem Calciumcarbonat in den genann­ ten Anwendungsgebieten erfordert ein intensives Dispergieren des Calciumcarbonats. Der Grad der Dispergierbarkeit hängt unter anderem von der Art der verwendeten Dispergiermaschinen und der Natur des verwendeten Calcium-Carbonates ab. Im all­ gemeinen werden nicht die Feinheiten erreicht wie sie z. B. bei gefälltem Calciumcarbonat vor der Trocknung im Filterku­ chen vorliegen oder wie sie nach der Naßmahlung von natürli­ chem Calciumcarbonat in der Mahlsuspension vorliegen.
Calciumcarbonatsuspensionen sind bekanntlich nicht sedi­ mentationsstabil. Setzt man entsprechende Zubereitungen von aus der Fällung von Calciumcarbonat gewonnenen Suspensionen, Filterkuchen oder aus der Naßmahlung von natürlichem Calcium­ carbonat gewonnenen Mahlsuspensionen oder Aufschlämmungen von natürlichen oder gefällten Calciumcarbonaten direkt ein, so bleibt der Dispergierzustand zwar erhalten, jedoch beobachtet man beim Transport oder der Lagerung dieser Suspensionen oder Zubereitungen eine Sedimentation. Diese führt, insbesondere bei Verwendung von sehr feinteiligem Calciumcarbonat zur Bil­ dung von festem, oft dilatantem Bodensatz, der sich kaum auf­ rühren läßt. Eine Homogenisierung solcher Suspensionen nach eingetretener Sedimentation ist oft nicht möglich. Erhebliche Probleme werden z. B. bei der Entnahme solcher Suspensionen aus Tankwagen oder Silos beobachtet. Eine volumetrische Do­ sierung dieser Suspensionen ist nicht möglich, da der jewei­ lige Feststoffgehalt nicht bestimmbar ist. Um hochkonzen­ trierte Calciumcarbonatsuspensionen herstellen zu können oder um diese fließfähig zu machen, wird diesen Suspensionen übli­ cherweise eine zur Entflockung des Carbonats ausreichende Menge eines Netzmittels, insbesondere eines Dispergierhilfs­ mittels, zugesetzt. Vorzugsweise werden Tenside oder Alkali­ metall- oder Ammoniumsalze von Acrylsäure, Methacrylsäure bzw. Polyacryl- oder Polymethacrylsäure, Phosphorsäure oder Polyphosphorsäure verwendet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine sedimen­ tationsstabile Calciumcarbonatsuspension herzustellen, die z. B. als Rohstoff in der Papierindustrie, Farben- oder Kos­ metikindustrie Verwendung finden kann.
Erfindungsgemäß werden in eine Suspension, die Calcium­ carbonat, Wasser und Netzmittel, insbesondere füllstoffbenet­ zende Stoffe enthält, als Sedimentationsverhinderer ionische Metallverbindungen, insbesondere der 1. bis 4. Hauptgruppe und/oder der Nebengruppen des PSE eingetragen.
Als Calciumcarbonat wird in einer Ausführungsform der Erfindung, der bei der Fällung von Calciumcarbonat anfallen­ de, aus der Fällsuspension gewonnene Filterkuchen mit einem Feststoffgehalt von 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 73 Gew.-% eingesetzt.
In einer anderen Ausführungsform wird eine Aufschlämmung von natürlichem oder gefälltem Calciumcarbonat in Wasser mit einem Feststoffgehalt von 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 73 Gew.-% eingesetzt.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Mischung aus dem bei der Fällung von Calciumcarbonat anfallenden, aus der Fällsuspension gewonnenen Filterkuchen und feinteiligem na­ türlichem oder gefällten Calciumcarbonat, mit einem Gesamt­ feststoffgehalt von 40 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise von 70 bis 73 Gew.-% eingesetzt.
Die Teilchengröße des Calciumcarbonates sollte je nach Verwendungszweck zwischen 0,02 µm und 50 µm liegen. Für Pa­ piermassen für ultraleichte Papiere eignen sich z. B. Teil­ chengrößen von 0,1 bis 0,4 µm. Für dickere Papiere und Pappen werden Teilchen bis 50 µm Durchmesser eingesetzt. Für die Verwendung in Dispersionsfarben verwendet man bevorzugt Teil­ chengrößen von 0,2 bis 0,5 µm. Auch größere Calciumcarbonat­ teilchen können eingesetzt werden. Als chemische Rohstoffe zur Herstellung von z. B. Calciumzitrat oder zur Herstellung von medizinischen Präparaten bevorzugt man sehr feine Teil­ chen, z. B. mit einem Teilchendurchmesser von 0,07 µm und kleiner.
Als Netzmittel, insbesondere füllstoffbenetzende Stoffe können z. B. an sich bekannte anionische, kationische oder nichtionische Tenside oder Polyacrylate oder Polymethacrylate mit unterschiedlichen Molekulargewichtsverteilungen, vorzugs­ weise deren Alkali- oder Ammoniumsalze verwendet werden.
Die füllstoffbenetzenden Stoffe werden in Mengen von 0,05 bis 20 Gew.-% bezogen auf den Calciumcarbonatfeststoff­ gehalt zugesetzt.
Die ionischen Verbindungen als Sedimentationsverhinderer im Sinne der Erfindung sind insbesondere NaCl, Na(CO3)2, NaOH, KOH, Magnesiumchlorid, Aluminiumsulfat, Zinnsulfat, Ti­ tanylacetylacetonal. Sie werden üblicherweise unter Rühren in die Suspension eingetragen.
Zur Herstellung von Calciumcarbonatsuspensionen wird der bei der Fällung von Calciumcarbonat anfallende, aus der Fäll­ suspension gewonnene feuchte Filterkuchen mit den bekannten Hilfsstoffen unter Rühren versetzt. Die Zugabe der Hilfsstof­ fe und/oder der Sedimentationsverhinderer kann auch bereits vor der Filtration oder während der Filtration des gefällten Calciumcarbonates erfolgen.
Die Herstellung der Calciumcarbonatsuspensionen unter Verwendung einer Mischung aus den bei der Fällung von Calci­ umcarbonat anfallenden Filterkuchen und feinteiligen, natür­ lichen oder gefälltem Calciumcarbonat erfolgt in gleicher Weise durch Mischen der Komponenten vor, während oder nach der Filtration.
Die so hergestellten Suspensionen können ohne weitere Maßnahmen zur Sedimentationsverhinderung in Tanks gelagert oder auch über lange Strecken transportiert werden. Vor der Entnahme der Suspension ist keine Homogenisierung erforder­ lich. Die volumetrische Dosierung dieser Suspensionen ist möglich, da der Feststoffgehalt in der Suspension einheitlich und somit bestimmbar ist.
Es wurde gefunden, daß die Zugabe der ionischen Verbin­ dungen in einer Menge von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% bezogen auf den Calciumcarbonatfeststoffgehalt ausreichend ist um die Sedimentation zu verhindern.
Die erfindungsgemäßen sedimentationsstabilen Calciumcar­ bonatsuspensionen eignen sich hervorragend als Rohstoff für die Papier-, Farben- und Kosmetikindustrie, da das darin ent­ haltene Calciumcarbonat extrem fein dispergiert vorliegt und somit besonders gute Eigenschaften als Pigment oder funktio­ naler Füllstoff aufweist.
Die erfindungsgemäßen Suspensionen sind somit geeignet als Rohstoff zur Herstellung von Dispersionsfarben, Papier­ streichfarben, Papiermassen, Medikamenten, Körperpflege- und -reinigungsmitteln, z. B. Zahnpasten, oder als Rohstoff für chemische Reaktionen z. B. zur Herstellung von Calciumcitrat oder als Neutralisationsmittel für Säuren z. B. in der Wein­ entsäuerung.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläu­ tern jedoch nicht einschränken.
Beispiele Beispiel 1
In eine Calciumcarbonatsuspension, die eine Mischung aus Filterkuchen und getrocknetem gefällten Calciumcarbonat enthielt, mit einem Feststoffgehalt von 72,3 Gew.-% wurden 0,9 Gew.-% Natriumacrylat und 0,12 Gew.-% NaOH unter Rühren eingetragen.
Die Viskosität der Mischung betrug 2,8 Pascalsekunden.
Nach 14 Tagen Lagerung hatte sich kein Bodensatz gebildet.
Die Suspension war als Pigment in Dispersionsfarben und als Papierstrich sehr gut geeignet.
Beispiel 2
In eine Calciumcarbonatsuspension, die eine Mischung aus Filterkuchen und getrocknetem gefälltem Calciumcarbonat enthielt, mit einem Feststoffgehalt von 73 Gew.-% wurden 1,2 Gew.-% Natriumacrylat und 0,2 Gew.-% KOH unter Rühren eingetragen.
Die Viskosität der Mischung betrug 3,4 Pascalsekunden.
Nach 14 Tagen Lagerung hatte sich kein Bodensatz gebildet.
Diese Suspension war als Pigment für Dispersionsfarben sehr gut geeignet.
Beispiel 3
100 kg einer 20%igen Suspension aus der Naßmahlung von natür­ lichem Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmes­ ser von 1,5 um wurden mit 300 g Ammonium-Polyacrylat und 600 g Na2(CO3) versetzt. Die Suspension wurde durch Filtra­ tion auf einen Feststoffgehalt von 65% aufkonzentriert.
Die Viskosität betrug 1,3 Pascalsekunden.
Nach 14 Tagen hatte sich kein Bodensatz gebildet.
Das Produkt eignete sich hervorragend zur Herstellung von matten, wäßrigen Tiefdruckfarben.
Beispiel 4
100 kg eines 50 Gew.-% enthaltenem Filterkuchens aus der Her­ stellung von gefälltem Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,3 um wurden mit 50 kg eines natür­ lichen Calciumcarbonates mit einer mittleren Teilchengröße von 0,9 um, 1,5 kg Na-Polyacrylat und 400 g Al2(SO4)3* 18 H2O gemischt.
Die Viskosität betrug 2,1 Pascalsekunden.
Nach 14 Tagen hatte sich kein Bodensatz gebildet.
Das Produkt eignete sich hervorragend zur Herstellung von Dispersionsfarben.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung sedimentationsstabiler Calciumcarbonatsuspensionen- die Calciumcarbonat, Wasser und Netzmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspen­ sion ionische Metallverbindungen als Sedimentationsverhinde­ rer zugesetzt werden.
2. Verfahren zur Herstellung sedimentationsstabiler Calciumcarbonatsuspensionen nach Anspruch, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als ionische Metallverbindung, Verbindungen der 1. bis 4. Hauptgruppe und/oder der Nebengruppen des PSE, vorzugsweise NaCl, Na(CO3)2, NaOH, KOH, MgCl2, Al2(SO4)3, Sn(SO4)2, Titanylacetylacetonal verwendet werden.
3. Verfahren zur Herstellung sedimentationsstabiler Calciumcarbonatsuspensionen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezogen auf den Calciumcarbonatfeststoff­ gehalt 0,001 bis 3 Gew.-% ionische Verbindungen zugesetzt werden.
4. Verwendung von sedimentationsstabilen Calciumcarbo­ natsuspensionen gemäß Anspruch 1 bis 3 als Rohstoff in der Farbenindustrie, zur Papierherstellung, in der Arzneimittel­ industrie, zur Herstellung von Körperpflege- und -reinigungs­ mittel, zur Herstellung anderer Calciumverbindungen oder als Neutralisationsmittel.
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