DE2236430A1

DE2236430A1 - Verfahren zur herstellung von fuellstoffen fuer die papierindustrie

Info

Publication number: DE2236430A1
Application number: DE19722236430
Authority: DE
Inventors: John Arthur Acey
Original assignee: BPB Industries PLC
Current assignee: BPB Ltd
Priority date: 1971-07-27
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1973-02-08
Also published as: DE2236430C3; FI56977B; GB1405751A; BE786835A; DE2236430B2; SE388885B; NL7210250A; FI56977C; FR2147703A5; CA975115A; ES405141A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Füllstoffen für die Papierindustrie.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung verbesserter Füllstoffe für die Papierindustrie oder anderen faserigen · Bahnmaterialien.

Bei der Herstellung von Papier oder ähnlichen Produkten, wie Karton oder Vliesatoffen, werden üblicherweise mineralische Füllstoffe angewandt, insbesondere Ton oder vorzugsweise das billigere und leichter verfügbare Calciumcarbonat wie gemahlene Kreide, wenn nicht die Gefahr besteht, daß das calciumcarbonat mit dem bei der Papierherstellung verwendeten Alaun in Verbindung mit einer Harzseife in üblichen Streiohraassen reagiert.

Die Erfindung betrifft nun die Verbesserung eines Füllstoffs auf der Basis von Kreide für die Kernteilung von Papier und ähnlichen Produkten, indem eine Reaktion zwischen Füllstoff und Alaun verhindert wird.

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Nach dem erfindungsgeniäßen Verfahren wird eine wässrige Aufschlämmung eines feinteiligen Füllstoffs enthaltend ein polymeres Material in Dispersion oder Lösung hergestellt z.B. durch Miscfc'en einer wässrigen Lösung oder Dispersion eines organischen Polymerisats mit einer Aufschlämmung einea feinteiligen Füllstoffs und Sprühtrocknen der Masse. Bei dem Polymerisat kann es sich um hochpolymere Stoffe natürlicher oder synthetischer Provenienz sowie entsprechende Mischpolymerisate oder Polykondensate handeln. Besonders bevorzugt v/ird ein Polymerisat welches während oder durch das Verfahren im wesentlichen wasserunlöslich gemacht wird.

Der Füllstoff ist häufig verfügbar in Form einer wässrigen Aufschlämmung oder man stellt einen solchen Schlamm durch Mischen der trockenen Teilchen mit Wasser her. Die Lösung oder Dispersion des Polymeren kann dem Füllstoffschlamm zugemischt werden, gegebenenfalls unter Anwendung einee oberflächenaktiven Mittels zur Einstellung der Fließeigenschaften der Masse. Die Masse läßt sich dann nach bekannten Verfahren und in üblichen Vorrichtungen sprühtrocknen, v/obei die Masse in Tröpfchen zerteilt wird, die in einem Strom von Heißluft getrocknet werden. Das feine Pulver wird gesammelt, es handelt sich dabei um Aggregate der ursprünglichen Füllstoffteilchen mit polymerem Material.

Es wurde festgestellt, daß bei geeigneter Konsistenz der■ Manso aus Füllstoff, Wasser und Polymeren sie während des Zersprüliena in dem Heißgasstrom Fäden ziehen kann. Diese Fäden verlieren nicht ihre Gestalt während des Trocknungsvorgangs, so daß man ein faseriges Material erhält, welches neben dem Polymerisat die Füllstoffteilchen aufweist.

Die polyraergebundenen Füllstoffaggregate oder faserigen Teilchen sind besonders geeignet als Füllstoffe in der Papierindustrie, wozu das ursprünglich wasserlösliche Polymer nach dom Trocknen nur noch eine geringer Wasaerlöslichkeit besitzen

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Es ist daher wesentlich, daß das Polymer entweder während des Trocknens unlöslich wird oder daß sich in der sprühzutrocknenden Masse ein Mittel befindet, welches die Unlöslichkeit hervorzurufen vermag. So kann man ein wasserlösliches Harnstoff-Formaldehydkondensat anwenden, welches durch den Trockenvorgang seine Wasserlöslichkeit verliert. Weiteres können Kasein oder Leim unlöslich gemacht werden durch Einwirkung von Glyoxal oder Formaldehyd. AmmoniakoDlubilisierte, saure Polymere oder Mischpolymere wie Styrolacrylsäure - Harze oder Styrolmaleinsäureharze, können ausreichend unlöslich werden durch Abspaltung von Ammoniak beim Trocknen. ' ■

Als Füllstoff selbst kann man für die Papierherstellung oder für andere Faserbahnen jeden beliebigen üblichen Füllstoff der Papierindustrie anwenden; üblicherweise mineralische Füllstoffe, .insbesondere Caleiuiacarbonat wie Kreide, aufgemahlener Kalkstein oder Dolomit.

Folgende Beispiele erläutern die Erfindung, die Mengenangaben sind Gewichtsprozent«

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45 kg Kreide(B.W.F. Grade 40 Natural Chalk Whiting) wurden in 20,3 kg hartem Leitungswasser dispergiert unter Anwendung von 45 g eines Dispersionsmitteis ("Dispex N40").

2,25 kg Spezialhautleim ("JG/645") wurden in 11,25 kg Wasser gelöst und die heiße Leimlösung der Kreid.eaufsehlämmu.ng unter heftigem Kühren zug.efügt.

Diese Masse wurde dann sprühgetrocknet {"Baby li.iro" Spray Dryer);je nachdem ob zusätzlich Wasser der Masse zugefügt wurde oder nicht, erhielt man im wesentlichen runde Füllstoffaggregate oder aber faserige Produkte« Je geringer der Wasseranteil, um so größer 1st die Tendenz zxir Bildung von faserigen

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Produkten.

Wenn man diese Maßnahmen dadurch abwandelt, daß man der Masse 0,5 $ Formaldehyd (zugesetzt als 20 $ige Pormallnlösung) bezogen auf Leimgewicht -/so werden die Aggregate, obwohl sie vom Wasser quellen, in Wasser unlöslich.

Es wurde festgestellt, daß die so erhaltenen Produkte beständig sind gegenüber saurem Milieu in Form von Alaun im Rahmen der Papierherstellung. Diese Beständigkeit wurde gezeigt an Hand der langsamen Verschiebung des pH-Wertes gegen neutral von anfänglich sauren Bedingungen, die man unmittelbar nach Zugabe von Alaun feststellen konnte. Diese Verschiebung ist sehr viel langsamer als dies bei den nichtbehandelten Füllstoffen der Fall ist.

Aus diesen Aggregaten und faserigen Füllstoffen wurden Probebögen hergestellt. Eine geringere Menge als üblich an Alaun war erforderlich zur Einstellung des pH-Wertes auf den gewünschten Bereich zwischen 6,5 und 6,8. Die getrockneten Bögen zeigten überragende Opazität und Festigkeit gegenüber üblichen Bögen mit unbehandeltem Füllstoff.

man Beim Streichen des Papiers konnte/eine Verringerung der Tendenz zur Bildung eines hydrophoben Schaums feststellen, wenn man für das Leimen oder Streichen eine Harzseife anwendet.

Beispiel 2;

1 kg einer Polyacrylatemulsion 20 <f<> Feststoff gehalt ("ASE 95") wurden mit 1,3 1 Wasser und einer geringen Menge Ammoniak vermischt.

Kreide
4 kg/wurden mit 1 % oberflächenaktives Mittel (Calgon) in 1,6 1 Wasser eingerührt und dann der Kunstharzemulsion zugefügt. Die Masse enthielt dann 50,7 $ Kreide, 12,7 # 20-^igo Emulsion una 36,6 % Wasser.

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Die ganze Masse hatte einen Feststoff gehalt von 53» 2 °/o und wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von. 23,5 $> verdünnt. ,

16,3 kg dieser verdünnten Masse wurden .sprühgetrocknet in einer Vorrichtung, wobei die Zerteilung über einen Drehteller 24.000 UpM erfolgte. Die Eintrittsluft hatte eine Temperatur von. 3BO⁰C. Diese fiel während des Trocknens auf 200° und mit 120°c verließ die Trockenluft die Anlage. Die Luftdispersion wurde einem Zyklon aufgegeben und der pulverförmig^ Füllstoff gewonnen. Bei der Untersuchung ergab sich, daß das faserige Material Kreideteilchen, die mit Polyacrylat gebunden- waren, darstellte. Faserdurchmesser 10-15 /um, Faserlänge bis zu 0,5 mm.

Das Verhältnis von Polymer zu Füllstoff kann variieren, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 1 und 20 $ Polymer bezogen aui das Füllstoffgewicht. Größere Polymeranteile belasten das Material nur kostenmäßig.

Der Durchmesser des Produkts - ob rund oder faserig - kann bis zu den Dimensionen von etwa den Papierzellstoffasern variieren, d.h.. bis etwa 50 .um» kann . jedoch auch wesentlich darunterliegen.

Es wurde festgestellt, daß für ein gegebenes Verhältnis von Füllstoff zu Polymer die Tendenz beim Sprühtrocknen zur Bildung faseriger Produkte um so großer ist, je größer der Feststoff gehalt der sprühzutrocltnenden Masse war. Werden runde Teilchen angestrebt, so sollte der Wassergehalt der Masse höher liegen. Bevorzugt werden Feststoffgehalte in der Größenordnung von 5 - 55 ^c/o angewandt. Werden als Polymerisat Htärkeprodukte angewandt, so soll der Feststoffgehalt zwischen 42,5 und 52,5 $> für zufriedenstellende Ergebnisse liegen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einee Füllstoffs für die Herstellung von Papieren und anderen faserigen Bahnmaterialien, dadurch gekennzeichnet , daß man eine wässrige Aufschlämmung des feinteiligen Füllstoffs enthaltend in Lösung oder Dispersion ein hochpolyraeres Material sprühtrocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wässrige Lösung oder Dispersion eines organischen hochmolekularen Materials mit einer wässrigen Aufschlämmung des Füllstoffs sprühtrocknet.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein hochmolekulares Material verwendet, welches im Rahmen des Sprühtrocknens im wesentlichen wasserunlöslich wird.

4· Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man zum Sprühtrocknen eine Masse solcher Konsistenz anwendet, daß sie unter der .Einwirkung des heißen Gasstroms ein faseriges Material aus mit polymerem Material gebundenen Füllstoffteilchen bildet.

5· Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man al3 hochmolekulares Material ein wasserlösliches Ilarnutoff-Pormaldehydkondenpat verwendet

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6. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch g e Ic e η η zeich, «net , daß man als hochmolekulares Material Kasein oder Leim anwendet und Glyoxal oder Formaldehyd zufügt.

Y. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß man als hochmolelculares Material ein ammoniaksolubilisiertes Polymer oder Mischpolymer von Säuren anwendet.

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