DE2451655A1

DE2451655A1 - Verfahren zur verbesserung der rheologischen eigenschaften einer waesserigen suspension eines tonminerals

Info

Publication number: DE2451655A1
Application number: DE19742451655
Authority: DE
Inventors: Peter James Malden
Original assignee: English Clays Lovering Pochin Co Ltd
Current assignee: Imerys Minerals Ltd
Priority date: 1973-11-02
Filing date: 1974-10-30
Publication date: 1975-05-07
Also published as: FR2249753A1; ES431575A1; GB1481307A; BR7409121A; US4106949A; BE821743A; AU7486874A

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Mineralien und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, die Behandlung von Tonmineralien.

Ein herkömmliches Verfahren zur Verbesserung der Glätte, Bedruckbarkeit und Weiße von Papier besteht darin, auf die Oberfläche des Papiers eine BeSchichtungsmasse aufzubringen, die durch eine wässerige Suspension eines weissen Pigments, gewöhnlich eines kaolinitischen Tons, eines Klebers und Wasser, gebildet wird. Damit die Beschichtungsmasse glättend auf das Papier aufgebracht werden

50381 9/1112

kann, muß sie zumindest bis zu einem gewissen Grad fließfähig sein, jedoch ist es, da in der Masse vorhandenes Wasser durch Trocknen durch Wärmeeinwirkung entfernt werden muß, vorteilhaft, daß der Wassergehalt der Masse so niedrig wie möglich ist,

Aufgabe der Erfindung ist u.a. die Schaffung eines Tonminerals, das wünschenswerte Eigenschaften hat, wenn es als Pigment in einer Papierbeschichtungsmasse verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Behandlung einer wässerigen Suspension eines Tonminerals um dessen Theologische Eigenschaften in wässeriger Suspension zu verbessern, und eines Tonminerals derart, daß das Tonmineral einen Kuchen bildet, von hoher Wasserdurchlässigkeit während eines Filtriervorgangs, so daß die Geschwindigkeit, mit welcher die wässerige Suspension durch Filtrieren entwässert werden kann, erhöht ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften einer wässerigen Suspension eines Tonminerals besteht im wesentlichen darin, daß die wässerige Suspension des Tonminerals mit einer kleineren Gewichtsmenge einer wasserlöslichen organischen Verbindung mit mehreren basischen Gruppen und einem numerischen mittleren Molekulargewicht nicht höher als 1000 gemischt wird.

Eine weitere Verbesserung in den rheologischen Eigenschaften des Tonminerals läßt sich dadurcherzielen, daß das in der vorangehend beschriebenen Weise behandelte Tonmineral einer mechanischen Bearbeitung beispielsweise in einem schweren Knetwerk, einem Pfleiderer-Kneter (Z-blade mixer) einem Kollergang oder in einer ähnlichen Maschine zur Bearbeitung von plastischen Materialien unterzogen wird. Vorzugsweise wird in das behandelte Tonmineral von 25 - 1000 KJ Energie je kg trockenen Tonminerals eingeleitet.

509819/1 1 1 2

Eine wässerige Suspension des Tonminerals, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden ist, bleibt bei Wassergehalten fluid, die niedriger als der Wert sind, bei welchem eine wässerige Suspension des unbehandelten Tonminerals aufhört, fluid zu sein.

Die wasserlöslichen organischen Verbindungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, können als polyacidische organische Basen beschrieben werden. Die gegenwärtig bevorzugte Verbindung ist ein Polyäthylenimin mit einem Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 1000, jedoch lassen sich auch brauchbare Ergebnisse mit anderen Polyaminen erzielen, beispielsweise mit Äthylendiamin, 1:12 Dodecandiamin, Diäthylentriamin, Tetraäthylenpentamin, Hydrazin und Hexamethylentetramin. Wenn gewünscht, können zwei oder mehr der wasserlöslichen organischen Verbindungen gemeinsam verwendet werden.

Vorteilhaft wird die wasserlösliche organische Verbindung mit der wässerigen Suspension des Tonminerals in Form einer verdünnten wässerigen Lösung gemischt, besonders wenn die organische Verbindung ein numerisches mittleres Molekulargewicht von 500 oder mehr hat, da eine Lösung, die mehr als etwa 20 % Gew./Vol. einer solchen organischen Verbindung enthält, eine hohe Viskosität haben würde, die kein wirtschaftliches Pumpen der Lösung zuläßt. Die Konzentration der wasserlöslichen organischen Verbindung mit einem numerischen mittleren Molekulargewicht von 5 00 oder mehr in der wäßrigen Lösung soll vorzugsweise von 0,1 % bis 20 % Gew./VoI, und insbesondere 0,5 % bis 5 % Gew./Vol. betragen .

Die Menge der der wäßrigen Lösung des Tonminerals zugesetzten organischen Verbindung soll normalerweise nicht

509819/1 1 1 2

mehr als 1 6ew,% und vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,25 Gew,% bezogen auf das Gewicht des trockenen Tonminerals wegen seiner hohen Kosten betragen. Mengen der organischen Verbindung höher als 0,25 Gew.% können für die Behandlung von Tonen sein, welche im unbehandelten Zustand wässerige Lösungen von hoher Viskosität bilden.

Der Feststoffgehalt der wässerigen Suspension des Tonminerals soll vorzugsweise im Bereich von 5-30 Gew.%, insbesondere von 8-20 Gew.%, liegen.

Der pH-Wert der wässerigen Suspension des Tonminerals soll vorzugsweise im Bereich von 2,8 bis 7,5, insbesondere von 4,5 bis 6,0, beim Vermischen mit der organischen Verbindung liegen und, wenn die organische Verbindung in Form einer wässerigen Lösung zugesetzt wird, wird ihr pH-Wert vorzugsweise durch den Zusatz einer verdünnten Säure auf einen Wert im Bereich von 4,5 bis 6,0 vor dem Vermischen mit der wäßrigen Suspension des Tonminerals eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zweckmässig auf Tonminerale der Kandit-Gruppe angewendet werden, z.B. Kaolinit, Dickit, Nacrit oder Halloysit; Tonminerale der Bentonitgruppe (smectite group), z.B. Montmorxllonit, Beidellit und Saponit; und glimmerartige Tonmineralien z.B. Illite.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert .

Beispiel 1

Es wurde eine wässerige Suspension zubereitet,'die 9,4 Gew,% eines Tonminerals enthielt, das ein Kaolin war, welches

5 0 9 819/1112

verfeinert worden war, unter Verwendung von Natriums!licat als Flockenzerstörer bzw. Peptisationsmittel, um eine solche Teilchengrößeverteilung zu haben, daß 80 Gew.% aus Teilchen kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser bestanden. Der pH-Wert der wässerigen Suspension wurde mit verdünnter Schwefelsäure auf 4,5 eingestellt. Es wurde eine wässerige Lösung enthaltend 1 % Gew./Vol. eines Polyäthylenimins zubereitet, das von der Firma Dow Chemical Company, USA, unter der Markenbezeichnung "PEI 6" hergestellt wird und ein numersches mittleres Molekulargewicht von 500 hat und ihr pH-Wert wurde mit verdünnter Schwefelsäure auf 6,0 eingestellt. Von dem verwendeten Polyäthylenimin wird angenommen, daS> es ein stark verzweigtes Polyamin ist, das durch die säurekatalysierte Polymerisation des Monomeren, Äthylenimin, hergestellt werden kann und das die allgemeine empirische Formel (^co^H5^N^n ^at. I⁵OO ^{ml der} wässerigen Suspension, enthaltend 15 0 g trockenes Kaolin, wurden bei lebhafter Rührbewegung mit 7,5 ml der wässerigen Lösung vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde 1/2 Minute lang gerührt, gefiltert und der auf diese Weise erhaltene Kuchen aus behandeltem Kaolin bei 8O⁰C auf den Feuchtigkeitsgehalt 0 getrocknet. Die Menge des des Kaolin zugesetzten Polyäthylenimins war äquivalent 0,05 Gew.% bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins .

Dieses Experiment wurde noch dreimal unter Verwendung von Mengen von Polyäthylenimin äquivalent zu 0,1 Gew.%, 0,15 Gew.' bzw. 0,20 Gew.% bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins wiederholt.

Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise des ursprünglichen unbehandelten Kaolins und jeder der Proben des behandelten Kaolins wurden dann gemessen. (Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise ist der Gewichtsprozentsatz trockenen Kaolins in einer voll entflockten wässerigen Sus-

50981 9/1112

pension, die eine Viskosität von 5 Poise bei 22°C hat). Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Menge des Polyäthylenimins Konzentration

Gew.% bezogen auf das Gewicht (Viskosität 5 Poise)

des trockenen Kaolins

0,05 0,10 0,15 0,20

67	,8
68	,7
69	,1
68	,2.
64	,7

Beispiel 2

Eine Probe eines Tonminerals, das ein Kaolin war, das verfeinert worden war (unter Verwendung als Entflockungsmittel ein Natriumpolyacrylat mit einem numerischen mittleren Molekulargewicht von 1650, so daß kein freies Silicat hereingebracht wurde) um eine solche Teilchengrößeverteilung zu erhalten, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestand, die kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser waren, wurde mit dem gleichen Polyäthylenimin und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde für die unbehandelten und behandelten Kaolinproben gemessen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II angebeben.

509819/1 1 1 2

Tabelle II

Menge des Polyäthylenimins Konzentration

Gew.% bezogen auf das Ge- (Viskosität 5 Poise)

wicht des trockenen Kaolins

0 66,2

0,05 67,8

0,10 68,6

0,15 69,6

0,20 68,1

Beispiel 3

Das gleiche Kaolin, das in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde in der gleichen Weise wie in diesem Beispiel mit der Ausnahme behandelt, daß andere organische Verbindungen als Polyäthylenimin verwendet wurden. So wurde mit einer Probe der Kaolinsuspension eine wässerige Lösung enthaltend 0,05 Gew.% Äthylendiamin gemischt; mit einer weiteren Probe der Kaolinsuspension 0,05 Gew.% Diäthylentriamin; und mit einer dritten Probe der Kaolinsuspension 0,1 Gew.% Hexamethylentetramin (diese Prozentsätze sind auf das Gewicht des trockenen Kaolins bezogen). Die Konzentration fUr eine Viskosität von 5 Poise wurde für jede der behandelten Kaolinproben gemessen und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammen mit den entsprechenden Ergebnissen aus Beispiel 2 zum Vergleich angegeben.

Tabelle III

509819/1112

Tabelle III

Konzentration (Viskosität 5 Poise)

unbehandeltes Kaolin 6 6,2

Kaolin behandelt mit 0,05 Gew.%

Polyäthylenimin 67,8

Kaolin behandelt mit 0,05 Gew.%

Äthylendiamin 6 7,5

Kaolin behandelt mit 0,05 Gew.%

Diäthylentriamin 67,8

Kaolin behandelt mit 0,1 Gew.%

Hexamethylentetramin 6 6,7

Diese Ergebnisse zeigen, daß, wenn Kaolin in Abwesenheit von freiem Silicat verfeinert .worden war, eine Behandlung des Kaolins durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Äthylendiamin, Diäthylentriamin oder mit Hexamethylentetramin Verbesserungen im Konzentrationswert für eine Viskosität von 5 Poise zeigt, die in den ersten beiden Fällen denjenigen ähnlich sind, die erhalten werden, wenn die verwendete organische Base Polyäthylenimin ist.

Beispiel

Das gleiche Kaolin, das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde verfeinert und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 behandelt, jedoch mit veränderlichen Mengen des in Beispiel 1 verwendeten Polyäthylenimins mit einem numerischen mittleren Molekulargewicht von 600; Diäthylentriamin; oder mit

509819/ 1112

Tetraäthylenpentamin. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde für jede erhaltene Probe behandelten Kaolins gemessen und die erhaltenen Ergebnisse zusammen mit demjenigen einer unbehandelten Probe Kaolin sind in der nachfolgenden Tabelle IV angegeben.

Tabelle IV:

509819/1 1 1 2

Tabelle IV

Menge der organischen Konzentration (Viskosität 5 Poise)

Verbindung (Gew.% be- Polyäthylenimin Diäthylentriamin Tetraäthylen zogen auf das Gewicht Pentamin

cn des trockenen Kaolins)

ο

CO ·

-* O 67,8 67,8 67,8 ο

SJ 0,05 68,7 68,4 68,5 " '

^ 0,10 69,1 68,3 67,9

-* 0,15 68,2 68,1

σ> cn cn

Diese Ergebnisse zeigen, daß, wenn Kaolin unter Verwendung von Natriumsilicat als Entflockungsmittel verfeinert worden war, die mit Diäthylentriamin erhaltenen Ergebnisse etwas geringer als diejenigen sind, die mit Polyäthylenimin erzielt wurden. Sie zeigen ferner, daß das Tetraäthylenpentamin eine nützliche Verbesserung in der Konzentration für die Viskosität von 5 Poise ergibt, vorausgesetzt, daß die Dosis sorgfältig so kontrolliert wird, daß sie bei oder nahe bei den optimalen 0,05 Gew.% liegt.

Beispiel 5

Ein Kaolin, das unter Verwendung von Natriumsilicat als Entflockungsmittel verfeinert worden war, und dann durch Filtrieren der Suspension und erneutes Auf schlämmer! des Kuchens in destilliertem Wasser gewaschen worden war, hatte eine solche Teilchengrösseverteilung, daß 75 Gew.% aus Teilchen bestanden, die kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser waren. Dieses Kaolin wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt, wobei mit der Kaolinsuspension eine Menge entweder des gleichen Polyäthylenimins mit dem numerischen mittleren Molekulargewicht von 600, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, oder Diäthylentriamin vermischt wurde, wie in der nachfolgenden Tabelle V angegeben. Die Konzentration für die Viskosität von 5 Poise wurde für jede Kaolinprobe gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle V angegeben.

• Tabelle V:

5 0 9 8 19/1112

Tabelle V

Menge der organischen Konzentration (Viskosität 5 Poise) Verbindung (Gew.% be- Polyäthylenimin Diäthylentriamin zogen auf das Gewicht
des trockenen Kaolins)

0	69,8	69,8
0,05	70,0	70,3
0,10	70,8	70,0
0,15	68,4	70,1

Diese Ergebnisse zeigen, daß selbst nachdem das Kaolin gewaschen worden war, um den großtenTeil des freien Silicats zu entfernen, Polyäthylenimin eine bessere optimale Verbesserung in der Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise als Diäthylentriamin ergibt.

Beispiel 6

Ein Kaolin, das in seinem rohen Zustand eine Aufschlämmung von hoher Viskosität bei der Mischung mit Wasser ergab, wurde unter Verwendung des gleichen Entflockungsmittels aus Natriumpolyacrylat verfeinert, wie es in Beispiel 2 verwendet wurde, um eine solche Teilchengrößeverteilung zu erhalten, daß 80 Gew,% aus Teilchen bestanden, die kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser bestand. Die äntflockte wässerige Suspension aus verfeinertem Kaolin wurde mit dem gleichen Polyäthylenimin und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde für die unbehandelten und die behandelten Kaolinproben ge-

509819/1112

gessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VI angegeben.

Tabelle VI

Menge des Polyäthylenimin Konzentration

(Gew.% bezogen auf das (Viskosität 5 Poise)

Gewicht des trockenen Kaolins)

0 i+5,0

0,10 49,1

0,20 53,1

0,40 62,6

0,60 54,0

Eine weitere Probe des Kaolins wurde in identischer Weise mit 0,2 Gew.% 1:12 Dodecandiamin bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins behandelt. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde auf 5 5,6 % erhöht.

Ebenfalls eine weitere Probe des Kaolins wurde in identischer Weise mit 0,05 Gew.% Hydrazin bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins behandelt. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde auf 50,0 % erhöht.

Diese Ergebnisse zeigen, daß eine nutzbare Verbesserung in der Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise durch das erfindungsgemäße Verfahren selbst dann erzielt werden kann, wenn die anfängliche Viskosität der wässerigen Suspension des Kad-ins hoch ist.

Beispiel 7

Das gleiche Kaolin, wie es in Beispiel 2 verwendet wurde,

509819/1 1 12

wurde unter Verwendung von Natriumpolyacrylat als Entflockungsmittel, wie in Beispiel 2 beschrieben, verfeinert, so daß eine solche Teilchengrößeverteilung erhalten wurde, daß 80 Gew.% aus Teilchen kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser bestanden. Die erhaltene wässerige Suspension von verfeinertem Kaolin hatte einen Feststoffgehalt von 10 Gew.% und ihr pH-Wert wurde mit verdünnter Schwefelsäure auf 4,5 eingestellt. Die wässerige Suspension wurde dann in zwei Teile unterteilt und jeder Teil wurde mit einer wässerigen Lösung behandelt, die 1 % Gew./Vol. des gleichen Polyäthylenimins enthielt, wie es in Beispiel 1 mit einer solchen Menge verwendet wurde, daß in jedem Falle 0,15 Gew.% Polyäthylenimin, bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins, vorhanden war, welche Menge in Beispiel 2 als das Optimum für dieses besondere Kaolin ermittelt wurde.

Nach der Behandlung mit dem Polyäthylenimin wurde jeder Teil der wässerigen Suspension filtriert und der erste Teil des Filterkuchens wurde bei 80⁰C auf einen Feuchtigkeitsgehalt 0 getrocknet. Der zweite Teil des Filterkuchens wurde jedoch nur so lange getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt 10 Gew.% betrug. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde für die unbehandelten und die behandelten Kaolinproben gemessen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VII angegeben.

Tabelle VII

509819/1112

Tabelle VII

Menge des Polyäthylenimin Konzentration

(Gew.% bezogen auf das Ge- (Viskosität 5 Poise)

wicht des trockenen Kaolins)

0 66,2

0,15 (getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 0 Gew,%) 6 9,6

0,15 (getrocknet auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gew,%) 69,3

Die beiden behandelten Proben zeigen annähernd die gleiche Verbesserung in den Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise, so daß es nicht erforderlich ist, alles Wasser zu entfernen, um eine gute Verbesserung der Theologischen Eigenschaften zu erhalten.

Beispiel 8

Das gleiche Kaolin, wie es in Beispiel 2 verwendet wurde, wurde unter Verwendung des gleichen Natriumpolyacrylats als Entflockungsmittel, wie in Beispiel 2 beschrieben, verfeinert, so daß eine solche Teilchengrößeverteilung erhalten wurde, daß 80 Gew.% aus Teilchen kleiner als 2 Mikron äquivalenter Kugeldurchmesser bestanden. Die erhaltene wässerige Suspension verfeinerten Kaolins hatte einen Feststoffgehalt von 10 Gew,% und ihr pH-Wert war mit verdünnter Schwefelsäure auf 4,5 eingestellt, Die wässerige Suspension wurde dann in zwei Teile unterteilt. Der erste Teil wurde filtriert und der auf diese Weise erhaltene

5 0 9 819/1112

Kuchen während einer kurzen Zeit getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt 28 Gew.% betrug. Das erhaltene plastische Material wurde dann einer mechanischen Bearbeitung in einem schweren Knetwerk bei verschiedenen Werten des Energieverbrauchs unterzogen und die mechanisch bearbeiteten Proben wurden für eine Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise getestet.

Der zweite Teil wurde mit einer ausreichenden Menge einer 1 %igen wässerigen Lösung des gleichen Polyäthylenimins, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, behandelt, um 0,15 Gew.% des Polyäthylenimins bezogen auf das Gewicht des trockenen Kaolins zu erhalten, welche Dosis sich als das Optimum für das besondere Kaolin erwiesen hatte. Der pH-Wert der Polyäthyleniminlösung betrug 6,0. Das erhaltene Gemisch wurde eine halbe Minute lang gerührt, filtriert und der auf diese Weise erhaltene Kuchen aus behandeltem Kaolin während einer kurzen Zeit getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt 28 Gew.% betrug. Das erhaltene plastische Material wurde dann einer mechanischen Bearbeitung in einem schweren Knetwerk bei verschiedenen Werten des Energieverbrauchs unterzogen und die mechanischbearbeiteten Proben wurden für eine Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise getestet.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VII angegeben.

Tabelle VIII

5 0 9 8 19/1112

Tabelle VIII

Energieverbrauch Konzentration

(KJ je kg trockenes (Viskosität 5 Poise)

Kaolin)

Unbehandeltes Kaolin

Mit Polyäthylenimin behandeltes Kaolin

0	66,2
77	67,6
177	68,9
294	69,0
0	69,6
122	70,5
193	71,2
230	71,3
283	71,7

Diese Ergebnisse zeigen, daß weitere Verbcsserungen in den rheologischen Eigenschaften erzielt werden können, wenn Kaolin, das mit Polyäthylenimin gemäß der Erfindung behandelt worden ist, nachfolgend einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird.

Beispiel 9

Proben eines Kaolins, das (unter Verwendung des gleichen Natriumpolyacrylats als Entflockungsmittel wie es in Beispiel 2 verwendet wurde) verfeinert worden war, um eine solche Teileheηgrößeverteilung zu erhalten, daß 80 Gew.% aus Teilchen bestanden, die kleiner als 2 Mikron

50981 9/1112

äquivalenter Kugeldurchmesser waren, wurden mit dem gleichen Polyäthylenimin und in der gleichen Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Die Konzentration für eine Viskosität von 5 Poise wurde für die unbehandelten und behandelten Kaolinproben gemessen sowie auch die Wasserdurchlässigkeit eines Filterkuchens, der aus der Ka±insuspension mit einer Druckdifferenz von 7,00 kp/cm (100 psi) geformt worden war. (Gemessen in

Kubikzoll Wasser je Stunde je 16,387 cm³ (je Kubikzoll)

ο
des Filterkuchens je 0,07 kp/cm (je psi) Druck durch

d en Filte rku chen).

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle IX angegeben:

Tabelle IX

Menge des Polyäthylen- Konzentration Durchlassig-

imins (Gew.% bezogen auf (Viskosität 5 Poise) keit

das Gewicht des trocke- (cu.in/hr/in /

nen Kaolins) psi)

1,0 1,5 2,0

65,7
68,6
69,6
68,1

0	,0069
0	,0200
0	,0259
0	,0275

Die Vorrichtung zur Messung der Durchlässigkeit bestand aus einem zylindrischen Gefäß, in welchem ein Kolben mit enger Passung gleitbar war, wobei die Enden des zylindrischen Gefäßes durch mit einem Gewinde versehenen Endkappen abgeschlossen waren. Bei der einen Endkappe war eine Auslaßleitung für das Filtrat vorgesehen, deren öffnung von

509819/1 1 1 2

einem Stück Drahtgaze bedeckt war, auf welcher ein Stück Filtertuch angeordnet war und die zusammen als Filtermedium wirkten, auf dem ein Filterkuchen aufgebaut werden konnte. Die andere Endkappe war mit einer Leitung versehen, durch welche ein hydraulisches Fluid mit einem erhärten Druck zugeführt werden konnte.

Für den Gebrauch wurde die Endkappe mit dem Filtermedium abgeschraubt und eine Probe der zu testenden Aufschlämmung in den Hohlraum zwischen dem oberen Ende des Kolbens und dem Filtermedium eingegeben. Sodann wurde hydraulisches Fluid von dem erforderlichen Druck in den Hohlraum zwischen dem anderen Ende des Kolbens und der anderen Endkappe eingeleitet, so daß der Druck auf die Aufschlämmung ausgeübt wurde. Das durch das Filtermedium ausgedrückte Filtrat wurde in einem Zylinder mit Gradeinteilung gesammelt und das Volumen des Filtrats, welches nach gegebenen Zeitintervallen gesammelt worden war, beobachtet. Es wurde sodann eine graphische Darstellung vorgenommen, bei welcher t/V gegen V aufgetragen wurde, wobei V das Volumen des nach der Zeit t gesammelten Filtrats ist. Es wurde eine gerade Linie erhalten, deren Steigung geschätzt wurde.

Die Durchlässigkeit ρ wurde aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

P =

?ΔΡ.

2 A ΔΡ, m

wobei A P-der Druckabfall durch das Filtermedium und dem Kuchen ist;

A der Flächeninhalt des Filtermediums senkrecht zur Fließrichtung des Filtrats; und

509819/1 1 1 2

das Volumen des Kuchens, das je Volumeneinheit des Filtrats abgelagert wurde und gegeben ist durch den Ausdruck

cL - d γ _ s

^dc - ^ds

wobei

d das spezifische Gewicht der zugeführten Aufschlämmung

ist;

dj. das spezifische Gewicht des Filtrats; und d das spezifische Gewicht des Filterkuchens.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Tonmineralien sind zur Einverleibung in Papierbeschichtungsmassen zusammen mit einem Kleber und einem wässerigen Träger, z.B. Wasser, geeignet. Die Tonmineralien können in einer solchen Masse als einziges Pigment verwendet werden oder sie können vermischt mit anderen Pigmenten verwendet werden, z.B. mit ausgefälltem Calciumcarbonat, natürlicher Kalktünche oder Satinweiß. Der Kleber kann ein stärkemehlartiger, eiweißartiger oder ein Kunstharz-Lateχ sein.

Patentansprüche

509819/1112

Claims

1, Verfahren zur Verbesserung der Theologischen Eigenschaften einer wässerigen Suspension eines Tonminerals, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Suspension des Tonminerals mit einer kleineren Gewichtsmenge einer wasserlöslichen organischen Verbindung vermischt wird, die mehrere basische Gruppen aufweist und ein numerisches mittleres Molekulargewicht hat, das nicht größer als 1000 ist.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 1 Gew,% der organischen Verbindung verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 0,05 bis 0,25 Gew.% der organischen Verbindung verwendet werden.

+„ Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fes 1st off ge halt der wässerigen Suspension des Tonminerals im Bereich von 5-30 Gew.% liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der

509819/1 1 1 2

Feststoffgehalt im Bereich von 10 - 20 Gew.% liegt.

6. Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der wässerigen Suspension des Tonminerals im Bereich von 2,8 - 7,5 liegt,

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der wässerigen Suspension des Tonminerals zwischen "4,5 bis 6,0 beträgt.

8. Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung mit der wässerigen Suspension des Tonminerals in Form einer verdünnten wässerigen Lösung vermischt wird.

9, Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der verdünnten wässerigen Lösung auf einen Wert im Bereich von 4,5 - 6,0 eingestellt wird, bevor sie mit der wässerigen Suspension des Tonminerals vermischt wird.

10, Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlösliche organische Verbindung ein Polyäthylenimin ist.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeich-

5 0 9 8 19/1112

net, daß die wasserlösliche organische Verbindung aus einer oder mehreren der folgenden Verbindungen besteht: Äthylendiamin, 1:12 Dodecandiamin, Däthylentriamin, Tetraäthylenpentamin, Hydrazin und Hexamethylentetramin .

12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung ein numerisches mittleres Molekulargewicht von 500 - 1000 hat und daß die erwähnte wässerige Lösung von 0,1 bis 20 Gew.% der organischen Verbindung je Lösungsvolumen enthält.

13, Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Lösung von 0,5 bis 5 Gew.% der organischen Verbindung je Lösungsvolumen enthält.

14. Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Tonmineral nach dem Vermischen mit der wasserlöslichen organischen Verbindung einer mechanischen Bearbeitung in den plastischen Zustand unterzogen wird.

15, Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß während der mechanischen Bearbeitung von 25 - 1000 KJ Energie je kg trockenes Tonmineral verbraucht wird.

16, Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

50981 9/1112

während der mechanischen Bearbeitung von 100 bis 300 KJ Energie je kg trockenes Tonmineral verbraucht wird«,

17) Verarbeitetes Tonmineral, dadurch gekennzeichnet,

daß die Teilchen des Tonminerals mit einer kleineren Gewichtsmenge einer wasserlöslichen organischen Verbindung beschichtet wird, die mehrere basische Gruppen aufweist und ein numerisches mittleres Molekulargewicht hat, das nicht höher als 1000 ist.

18. Verarbeitetes Tonmineral nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserlösliche organische Verbindung ein Polyäthylenimin ist.

19. Papierbeschichtungsmasse aus einem wässerigen Trägermedium und einem Kleber, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigment ein verarbeitetes Tonmineral nach Anspruch 17 oder 18 verwendet worden ist.

Der Patentanwalt

509819/1 1 1 2