DE2746968A1

DE2746968A1 - Fuellstoffe

Info

Publication number: DE2746968A1
Application number: DE19772746968
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Ing D Heuberger
Original assignee: NEUSIEDLER AG
Current assignee: NEUSIEDLER AG
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1978-05-03
Also published as: GB1574068A; ATA806276A

Description

Neusiedler Aktiengesellschaft für Papierfabrikation

Schönbrunner SchloßstraBe 42 1121 Wien /Österreich

FÜLLSTOFFE

Die Erfindung betrifft Füllstoffe für Mischungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Füllstoffpartikel mit einem Material umhüllt sind, das mit Hauptkomponenten der Mischungen in Wechselwirkung tritt und/oder gleiche Oberflächeneigenschaften wie diese Hauptkomponenten aufweist.

Das Verfahren zur Herstellung solcher Füllstoffe, insbesondere zur Erhöhung der Retention von Füllstoffen in Zellstoffpulpe zur Papiererzeugung, weist in erster Linie das Merkmal auf, daß die Füllstoffpartikel mit einem die Bindewechselwirkungen zum Zellstoff erhöhenden Material umhüllt werden.

Nach weiteren Kennzeichen der Erfindung werden die Füllstoffpartikel mit einem dem Zellstoff ähnlichen Material umhüllt.

In der Industrie werden die verschiedensten mineralischen und synthetischen Füllstoffe wie Kaolin, Gips, CaCO,, TiO₂, Polyvinylidenmikrokapseln, Harnstoff-Formaldehyd-Pigmente usw. verwendet, um im Zuge von Herstellungsverfahren wie auch für die Eigenschaften von Endprodukten vorteilhafte Resultate zu erzielen.

Bei der Verwendung von Füllstoffen treten aber auch gewisse Nachteile auf; z.B. ist es in der Papierindustrie bekannt, daß der Abrieb des Langsiebes hauptsächlich durch den Füllstoffanteil des Papieransatzes verursacht wird. Alle Maßnahmen, die die Retention des Füllstoffes verbessern, reduzieren den Siebabrieb und steigern so die Laufzeit des Siebes.

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Ein Erfindungsgedanke geht von der Überlegung aus, daß die Retention der Füllstoffe dadurch steigen, müßte, wenn man deren Grenzfläche so verändert, daß größere Bindewechselwirkungen zum Zellstoff entstehen.Erfindungsgemäß wurde daher vorgeschlagen, den Füllstoff mit einem dem Zellstoff möglichst ähnlichen Material zu umhüllen, nämlich mit regenerierter Zellulose, so daß der Füllstoff im Papier nicht durch die geringen Wechselwirkungskräfte Füllstoff - Zellstoff, sondern faktisch durch Zellstoff-Zellstoffwechselwirkungen retentiert wird.

Anhand der Zeichnung können die diesbezüglichen Probleme einfach erklärt werden. Fig.1 stellt schematisch eine derartige Anlage zur Papierherstellung dar. Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen unbeschichtete Kaolinteilchen, aus den Fig. 4 und 5 sind beschichtete solche Teilchen zu ersehen.

Mit 1 ist ein Behälter bezeichnet, der die Pulpe zur Herstellung von Papier enthält. Diese Pulpe tritt bei 2 aus dem Behälter aus und gelangt dort auf ein umlaufendes Langsieb 3. Die nasse Pulpe 4 wird in an sich bekannter Weise entwässert, wobei unter dem Sieb verschiedene Einrichtungen 5 zum Abstützen und Absaugen vorgesehen sind. Im allgemeinen werden mit dem Wasser auch erhebliche Teile an Zellstoff und Füllstoffen mitgeschwemmt. Demzufolge gelangen die Füllstoffteilchen so auch zwischen das Langsieb 3 und die unter dem Langsieb vorgesehenen Einrichtungen 5 und erhöhen dort die Reibung.

In der auf dem Langsieb 3 transportierten Pulpe 4 sind^m wesentlichen Zellstoff-Fasern, Füllstoffe und Wasser enthalten. Die erfindungsgemäßen Füllstoffe bestehen z.B. aus Kaolinkernen, die mit regenerierter Zellulose umhüllt sind. Diese regenerierte Zellulose auf den Kaolinkemen tritt in Wechselwirkung mit den Zellstoff-Fasern und hält diese Fasern zum großen Teil in der Pulpe 4 fest. Dadurch verbleiben mehr Füllstoffe im Papier, das in an sich bekannter Weise weiter behandelt wird - siehe Pfeil 6. Weiterhin verringert sich der Anteil von Füllstoffpartikeln, die im Zuge einer Entwässerung der Pulpe 4 abgesaugt werden, so daß sich auch die Reibung des Langsiebes 3 gegenüber den Einrichtungen 5 vermindert.

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Bezüglich der Absicht, mit solchen Füllstoffen eine bessere Retention zu erreichen, konnte z.B. durch Herstellung von Blättern am Blattbildner eine ca. 25$ bessere Retention erzielt werden. Das Füllstoff-Pulver hat im Vergleich zum Ausgangskaolin einen ziemlich veränderten Habitus, nämlich:

I.etwa doppelt so großes Schüttvolumen
2.etwa doppelt so großes Wasserbindevermögen

3. etwa um 7 Punkte höhere Weisse als das unbehandelte Kaoli-n und etwa um 3 Punkte höhere Weisse als der verwendete Zellstoff.

Bei Versuchen hat es sich gezeigt, daß bei einer ca. um 251 besseren Retention die Langsiebe etwa nur alle 3 Wochen ausgewechselt werden müssen (zufolge einer Verminderung des Abriebes),wohingegen ohne srfindungsgemäße Füllstoffe ein Wechsel der Langsiebe etwa wöchentlich durchzuführen war.

Im Nachstehenden wird das folgende Beispiel gebracht: als Ausgangsmaterial dient eine wässrige Lösung von Zellulose-xanthogenat und verschiedene Sorten von Kaiinen mit Korngrößen o,1 u und 1o u.

Es erfolgt eine derartige Ausfällung des Xanthogenats mit Kaolin im Gemenge, daß kein heterogenes Gemenge vonKaolin und regenerierter Zellulose, sonderen mit Zellulose bedeckte Kaolinteilchen entstehen. Durch spätere lichtmikroskopische und auch elektronenmikroskopische Aufnahmen kann das Fehlen einer distinguierten eigenen Phase für die freigesetzte Zellulose kontrolliert werden. Die Fig. 2 Ms 5 zeigen Ansichten von Haufwerken von Kaolinteilchen und der erfindungsgemäßen modifizierten Teilchen. Wie man sieht, scheint keine neue morphologische Phase auf, woraus geschlossen werden kann, daß die etwa zu 3 Gew. % beigemischte und mit den Kaolinkörnern zur Reaktion gebrachte Zellulose nicht als eigene Phase vorliegt, sondern nur als Umhüllung für die einzelnen Teilchen.

Obige Ausfällung der regenerierten Zellulose auf die Oberfläche der Kaolinteilchen gelingt bis zu einem Gewichtsanteil von ca. S% Zellulose bezogen auf Kaolin.

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Wesentlich für die Umhüllung der Kaolinteilchen mit Zellulose ist eine hohe Verdünnunng:des Zellulose-xanthogenats (ca. umo,5$), Vermengen dieser Lösung mit dem zu beschichtenden Kaolin, gute Dispersion des Kaolins in Einzelteilchen (eventuell unter Zusatz von bestimmten Dispersionsmitteln, wie z.B. Polysalzen) und-sehr langsamer Zusatz des Fällungsmittels für das Xanthogenat in Form einer hochkonzentrierten Lösung aus 25%iger H₂SO₄ mit ungefähr 25og Na₂SO₄/! und 1oog ZnSO₄/l.

Bei Fortschreiten der Fällungsreaktion ergeben sich ganz bestimmte charakteristische Viskositätsänderungen des Gesamtansatzes, begleitet von ebensolchen Farbänderungen.

Das Endprodukt erhält man durch Abfiltrieren und gründliches Waschen des Produktes; es ist ein weißes Pulver, das als solches in verschiedenen Bereichen, insbesondere in der Papierindustrie seine Weiterveiwendung finden kann. Andere Verwendungsmöglichkeiten siruMzü. Textildruck, Gummiindustrie, Papierstreichen.

Die obige Umhüllung entsteht durch eine gezielte, aus statistischen Gründen nur in einem optimalen Konzentrationsbrreich von Kaolin, Zellulosexanthogenat und Fällungsmittel ablaufende Coacervation des ursprünglichen Zellulose-xanthogenats an die Kaolinteilchen in Form von regenerierter Zellulose.

Das so erhaltene Pulver hat interessante Eigenschaften hinsichtlich Weisse, Anfärbbarkeit, Wasserretent ions vermögen und Verankerungsmöglichkeit in einer äußeren Matrix, wie z.B. einem Papiervlies. Fernerhin sind in vorteilhafter Weise beim Einsatz von beschichtetem Kaolin in Papieren, geringe Zweiseitigkeit des Papiers inbezug auf Farbe und Leimung und prinzipiell ein ökonomisches Leimen des Papiers gegeben.

Endlich ist im Rahmen der Erfindung eine Zellulosebeschichtung nicht nur für mineralische Füllstoffe, sondern auch für Kunststoff-Fasern gelegen, um deren Einsetzbarkeit zur Erzeugung von Vliesen, Papieren und papierähnlicheii Blättern speziell durch Abbau deren großer Hydrophobie, zu vereinfachen.

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Claims

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Patentanqrüche:

■ 1,' Füllstoffe für Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel mit einem Material umhüllt sind, das mit Hauptkomponenten der Mischungen in Wechselwirkung tritt und /oder gleiche Oberflächeneigenschaften wie diese Hauptkomponenten aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung von Füllstoffen nach Anspruch 1, insbesondere zur Erhöhung der Retention von Füllstoffen in Zellstoffpulpe zur Papiererzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel mit einem die Bindewshselwirkungsn zum Zellstoff erhöhenden Material umhüllt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffpartikel mit einem dem Zellstoff ähnlichen Material umhüllt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ftillstoffpartikel aus Kaolin mit regenerierter Zellulose umhüllt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit einer Korngröße von o,o1 u bis 1oo u, insbesondere o,1 u bis 1o u in einer o,oo1 - 5ligen wässrigen Zellulosederivatlösung aufgeschlämmt wird, gegebenenfalls unter Zusatz von Dispersionsmitteln, und daß anschließend die Zellulose aus der Lösung mit einem Fällmittel ausgefällt wird, wodurch mit Zellulose bedeckte Füllstoffteilchen gebildet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Zellulosederivat Zellulose-ranthogenat, als Füllstoffe Kaolin, Gips, Titanoxid oder Kalziumkarbonat ,und als Fällmittel eine Lösung 25Hger Schwefelsäure mit 25og Natriumsulfat/1 und 1oog Zinksulfat/l eingesetzt wird.

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ORIGINAL INSPECTED