DE3231609T1

DE3231609T1 - Hochretensives anorganisches fuellstoffgemisch fuer die papierindustrie

Info

Publication number: DE3231609T1
Application number: DE823231609T
Authority: DE
Inventors: Zsolt 2400 Dunaujváros Almási; Béla Bozsits; Gyula 2400 Dunaujváros Bálint; József Dr. 1138 Budapest Erdélyi; Tamás Dr. 1046 Budapest Kutasi; Gyözö 1055 Budapest Varga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1983-11-03
Also published as: FI68104C; GB2125838B; AT382656B; FI68104B; GB2109428A; DE3231609C2; ATA37782A; FI823128A0; DE3243904A1; ATA425482A; GB2109428B; GB2125838A; AT377295B; HU192063B; FI823128L; GB8316514D0; WO1982002730A1

Description

HOCHRETENSIVES ANORGANISCHES FÜLLSTOFFGEMISCH FÜR DIE

PAPIERINDUSTRIE

37^08-100-FE/to

Die Erfindung betrifft ein hochretensives Füllstoffgemisch für die Papierindustrie.

Die erfindungsgemäße Mischung enthält 65 bis 95 Gew„-% eines anorganischen Füllstoffes für die Papierindustrie und 5 bis 35 Gew.-% eines Zusatzes, der aus einem Aluminiumsalz und gegebenenfalls aus Natriumaluminat besteht.

Erfindungszweck ist die Bereitstellung einer Mischung, mit deren Hilfe der Füllstoffverlust in der Papierindustrie erheblich gesenkt werden kann. Die Verbesserung der Reten-I^ tion an Füllstoff und feinen Fasern ist mit erheblichen
wirtschaftlichen Vorteilen verbunden.

In der Papierindustrie werden von den anorganischen
Stoffen als Füllstoff vor allem folgende Minerale verwendet:

- Silikate (z.B. Kaolin, Talkum usw.),

- Sulfate (z.B. Bariumsulfat, Calciumsulfat usw.),

- Carbonate (z.B. Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat
usw.),

- Oxyde (z.B. Titandioxyd, Zinkoxyd usw.),
.- Sulfide (z.B. Zinksulfid usw.).

Von den aufgezählten Füllstoffen haben vor allem Kaolin und Talkum - sowie für Spezialzwecke auch Bariumsulfat und Titandioxyd - Eingang in die Praxis gefunden. Aus den
Füllstoffen wird in der Papierindustrie eine wäßrige Suspension hergestellt und diese der Cellulosefaser-Suspension

zugesetzt. Im Laufe der Papierherstellung geht ein beträchtlicher Anteil der Füllstoffe verloren.

Die Größe des Verlustes an Füllstoffen hängt von der
Art des Füllstoffes, der zugesetzten Menge und sonstigen
technologischen Bedingungen der Papierherstellung ab. Der
Hauptgrund für den Füllstoffverlust ist in erster Linie

darin zu suchen, daß die mit herkömmlicher Technologie her-

gestellten mineralischen Füllstoffe ebenso wie die industriellen Cellulosefasern in wäßrigen Suspensionen eine negative Oberflächenladung (ein Zeta-Potential) aufweisen Im folgenden werden einige Beispiele für die Zeta-Poten-5. tiale verschiedener Stoffe gegeben;

Cellulosefasern

Kaolin (Szeg, Ungarn)

Österreichischer Kaolin

(Aspanger A 2) 10 Kaolin (CSSR)

-13.	. .-27	mV
-28.	. .-32	mV
-16.	. .-2O	mV
-15.	.-.-25	mV
-40.	. .-5O	mV
-30.	. .-40	mV
-35.	. .-40	mV

Talkum (Österreich) Zeolex 113 (snth. Silikat) (ZEOFINN Oy, Finnland)

Die Cellulosefasern und die Füllstoffteilchen stoßen sich in wäßrigem Medium infolge ihrer starken negativen Oberflächenladung gegenseitig ab, und aus diesem Grunde geht ein beträchtlicher Teil der Füllstoffe zusammen mit den kurzen Cellulosefasern (Feinfasern, Faserbruch) und dem Wasser der Suspension durch das Sieb der Papiermaschine hindurch.

. . Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßeh Gemischs der Füllstoff den Cellulosefasern anhaftet, wodurch der Faser stoffverlust auf ein Minimum reduziert wird.

Wird das erfindungsgemäße Füllstoffgemisch in Wasser suspendiert, so haben die Teilchen der Suspension eine positive Oberflächehladung (Zeta-Potential). ·

Das erfindungsgemäße Füllstoffgemisch wird hergestellt, indem man in der letzten Stufe der Herstellungstechnologie der bekannten Füllstoffe, nach dem Trocknen

des Füllstoffes diesem in bestimmter Menge und Zusammensetzung lufttrockene, Aluminiumionen abgebende Verbindungen, zweckmäßig Aluminiumsulfat und Natriumaluminat, zusetzt.

. . 5 Wird aus dem gewonnenen Füllstoffgemisch eine den Anfo i'd e innige η der Papierindustrie entsprechende Suspension. hergestellt, so haben die Teilchen in dieser Suspension ein positives Oberflächenpotential·. Wird nun diese Suspension der Cellulosefaser-Suspension zugesetzt (in der die Cellulosefasern eine negative Oberflächenladung haben), so werden r die Füllstoffteilchen infolge der elektrostatischen Anziehungskraft an der Oberfläche der Cellulosefasern gebunden, Gleichzeitig damit wird, auch die Hetero- beziehungsweise Homokoagulation der feinen Fasern, des Faserbruches gefördert, Durch die gemeinsame Wirkung dieser Faktoren werden in der entstehenden Struktur des Papierblattes wesentlich mehr Füllstoffteilchen und feine Fasern festgehalten (retendiert ).

In der wäßrigen Suspension des erfindungsgemäßen Füllstoffgemisches weisen die Teilchen die folgenden positiven. Zeta-Potentiale auf:

Füllstoff	GewichtsVer hältnis Füll stoff :Zusatz	Zusammensetzung des Zusatzes, % Al₂(SO^K Na-AIu- minat	20	Zeta-Potential mV	.+16
Kaolin (Szeg, Ungarn)	10:2	80	20	+13..	, .+16
Kaolin aiis Österreich (Aspanger A2)	10 .-2	80	20		,.+17
CSSR-Kaolin	10:3	80	20	+15..	..+13
TiO₂	10: 3	80	20	+ 10..	ι "1 /l
Österr. Talkum	ι 10:2	80	20	+10. .	,.+11
Zeolax 113	10:2	80	+ 9..

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Auch außerhalb des optimalen Bereiches des Mischungsverhältnisses können Suspensionen mit Teilchen positiven Zeta-Potentials hergestellt werden. Die bei der Herstellung der Suspension, entstehende positive Oberflächeniadung hängt nicht von der Verdünnung der Suspension ab. Durch Variieren des Verhältnisses von Aluminiumsulfat und Natriumalumiiiat können die ein positives Zeta-Potential aufweisende Teilchen enthaltenden Suspensionen in unterschiedlichen pH-Bereichen (2,0-10,0) hergestellt werden. Der Umstand, daß der pH-Bereich beliebig gewählt werden kann, ist hinsichtlich des Leimens des Papiers günstig.

Wie bereits erwähnt, bilden die bekannten Füllstoffe in wäßriger Suspension eine negative Oberflächenladung aus, die - zusammen mit der ebenfalls negativen der Cellulosefasern - dazu führt, daß sich Füllstoff utld Cellulose gegenseitig abstoßen, wodurch die Retention (das Zurückhalten) der Füllstoffe und feinen Fasern unzureichendist.
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Aus den erfindungsgeraäßen Füllstoffgemischen werden Suspensionen erhalten, deren Teilchen eine positive Ober— flächenladung aufweisen. Die dadurch erreichte Retention

( übersteigt bei weitem alles, was unter industriellen

5

Bedingungen mit den herkömmlichen Füllstoffen bisher auf den Gebiet der Retention der Füllstoffe und der Reinfasern erreicht wurde. Weiterhin ist vorteilhaft, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Füllstoffgemisches die bisher verwendeten Retentionsmittel überflüssig werden. Diese sind kostenaufwendig, erfordern eine getrennte Dosierung 'und.

bringen nicht den gleichen Effekt vie die erfiudüngsgernäße Lösung. Durch beliebige Wahl des pH-Wertes kann die Verwendung des erfindungsgemäßen Füllstoffgemisches immer der jeweiligen Leimungstechnologie angepaßt werden.

2 3 1 6 O ü

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die Beispiele geben Rezepte für die erfindungsgemäßen hochretensiven Füllstoff geraische.

Beispiel 1

950 kg Kaolin

50 kg kristallines Aluminiumsulfat Beispiel 2 950 kg Kaolin 25 kg Kaliumalurainiumsulfat

25 kg Natriumaluminat Beispiel 3 910 kg Kaolin

70 kg kristallines Aluminiumsulfat und. Alaun 1:1 20 kg Natriumaluminiumsulfat Beispiel k 835 kg Titandioxyd 135 kg kristallines Aluminiumsulfat 30 kg Natriumaluminat Beispiel 5 65Ο kg TaLkum 175 kg Alaun I75 kg Natriumaluminat Beispiel 6 65Ο kg Titandioxyd.

35Ο kg kristallines Al-Sulfat und Alaun in Verhältnis 1:1

Der Füllstoff Kaolin zeigt unter den üblichen Produktionsbodingungen der Papierindustrie ohne Retentionsmittel eine Retention von 5Ο-6Ο <fo, was von dem Typ und. der zugesetzten Menge des Kaolins abhängt. Unter den gleichen Bedingungen gewährleisten die kaolinhaltigen Füllstoffgemische gemäß den Beispielen 1-3 eine Retention von 80-85 %.

Der Füllstoff Titandioxyd zeigt unter den üblichen. Produktionsbedingungen der Papierindustrie ohne die An wendung von Retentionsmitteln, abhängend von Typ und Menge des Füllstoffes, eine Retention von 30-^+0 %. Dieser Wert liegt bei den erfindungsgemäßen Gemischen gemäß den Bei spielen h und 6 bei 5O-6O %. Hinzu kommt noch, daß das Gemisch wesentlich billiger ist als die herkömmlichen Titandioxydfüllstoffe.

Bei Talkum beträgt die übliche Retention 6O-7O fo, mit dem erfindungsgemäßen Füllstoffgemisch steigt hingegen die Retention des Talkums (Beispiel 5) auf 80-90 ⁰O an. Auch ist das Füllstoffgemisch gemäß Beispiel 5 wesentlich billiger als Talkum.

Claims

3- Patenteuispiijcho

1. Ilochretensives anorganisches Füllstoffgemisch für die Papierindustrie, dadux^ch gekennzeichnet, daß es neben 65-95 Gew,-^ der in der Papierindustrie üblichen mineralischen Füllstoffe noch 5-35 Gew.-^ j^einen Zusatz enthält, der aus Alxuniniumsalzen und gegebenenfalls aus Aluminat besteht.

2. Füllstoff gemisch nach Anspruch 1, dadtirch gekennzeichnet , daß der Zusatz 50-100 % Aluminiumsal'ze enthält.

3. Füllstoffmittolgemieoh nach Anspruch 1, dadurch geke nnze ichne t , daß es als Aluminiumsalz Aluminiiunsulf at , Kaliumalimiiniiunsulf at oder Aluminiumchlorid enthalt.

h. Füllstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es als Aluminat Natriumaluminat enthalt.