DE3243904A1

DE3243904A1 - HIGH-RETENSIVE INORGANIC FILLER MIXTURE FOR THE PAPER INDUSTRY

Info

Publication number: DE3243904A1
Application number: DE19823243904
Authority: DE
Inventors: Zsolt 2400 Dunaujváros Almási; Béla Bozsits; Gyula 2400 Dunaujváros Bálint; József 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: 1982-11-26
Publication date: 1983-12-22
Also published as: AT382656B; AT377295B; FI823128A0; GB2125838B; WO1982002730A1; GB8316514D0; FI68104C; GB2109428A; ATA425482A; HU192063B; GB2109428B; DE3231609C2; FI68104B; GB2125838A; DE3231609T1; ATA37782A; FI823128L

Description

HOCHRETENSIVES ANORGANISCHES FÜLLSTOFFGEMISCH FÜR DIE PAPIERINDUSTRIEHIGHLY RETENSIVE INORGANIC FILLER MIXTURE FOR THE PAPER INDUSTRY

Die Erfindung betrifft ein hochretensives Füllstoffgemisch für die Papierindustrie.The invention relates to a highly retentive filler mixture for the paper industry.

. Die erfindungsgemäße Mischung enthält 95,1 bis 98 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffes für die Papierindustrie und 2 bis 4,9 Gew.-% eines Zusatzes, der aus Aluir.iniumsalzen und ggf. aus Natriumalurainat besteht, sowie ggf. zusätzlich 0,1-6 Gew.-% kationisches Polyelektrolyt enthält.. The mixture according to the invention contains 95.1 to 98% by weight an inorganic filler for the paper industry and 2 to 4.9% by weight of an additive consisting of aluminum salts and possibly consists of sodium alurainate, and possibly an additional 0.1-6% by weight contains cationic polyelectrolyte.

Erfindungszweck ist die Bereitstellung einer Mischung, mit deren Hilfe der Füllstoffverlust in der Papierindustrie erheblich gesenkt werden kann. Die Verbesserung der Retention an Füllstoff und feinen Fasern ist mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen verbunden.The purpose of the invention is to provide a mixture with the help of which the loss of filler in the paper industry can be reduced significantly. The improvement in retention of filler and fine fibers is significant with associated economic benefits.

In der Papierindustrie werden von den anorganischen Stoffen als Füllstoff vor allem folgende Minerale verwendet:In the paper industry are used by the inorganic The following minerals in particular are used as fillers:

- Silikate (z.B. Kaolin, Talkum usw.),- Silicates (e.g. kaolin, talc, etc.),

- Sulfate (z.B. Bariumsulfat, Calciumsulfat usw.),- sulphates (e.g. barium sulphate, calcium sulphate, etc.),

- Carbonate (z.B. Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat usw.),- Carbonates (e.g. magnesium carbonate, calcium carbonate etc.),

- Oxyde (z.B. Titandioxyd, Zinkoxyd usw.),- Oxides ( e.g. titanium dioxide, zinc oxide, etc.),

- Sulfide (z.B. Zinksulfid usw.).- Sulphides (e.g. zinc sulphide, etc.).

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.Of the fillers listed above, kaolin are the main ones and talc - as well as barium sulfate and titanium dioxide for special purposes - have found their way into practice. From the In the paper industry, fillers are an aqueous suspension produced and this the cellulose fiber suspension added ·. A considerable proportion of the fillers is lost in the course of papermaking.

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-The amount of filler loss depends on the type of filler, the amount added and others technological conditions of papermaking. The main reason for the loss of filler is first and foremost to look for the fact that those produced with conventional technology

BAD OHIQlHALBATHROOM OHIQlHAL

gestellten mineralischen Füllstoffe ebenso wie die indu-mineral fillers as well as the indus-

striellen Cellulosefasern in wäßrigen Suspensionen eine negative Oberflächenladung (ein Zeta-Potential) aufweisen Im folgenden werden einige Beispiele für die Zeta-Potientiale verschiedener Stoffe gegeben: Cellulosefasern
Kaolin (Szeg, Ungarn)
Österreichischer Kaolin
(Aspanger A 2)
Kaolin (CSSR)Strial cellulose fibers have a negative surface charge (a zeta potential) in aqueous suspensions. In the following some examples of the zeta potentials of various substances are given: Cellulose fibers
Kaolin (Szeg, Hungary)
Austrian kaolin
(Aspanger A 2)
Kaolin (CSSR)

-13.-13. ..-27..- 27 mV,mV, -28.-28. . .-32. .-32 -16.-16. ..-20..- 20 mV
i mV
i -15.-15. . .-25. .-25 mVmV -40.-40. . .-5O. .-5O mVmV -30.-30. . .-4O. .-4O mV
1 mV
1 -3 5.-3 5. . .-40. .-40 mVmV mVmV

Talkum (Österreich)
Zeolex 113 (snth. Silikat)
(ZEOFINN Oy, Finnland)Talc (Austria)
Zeolex 113 (snth. Silicate)
(ZEOFINN Oy, Finland)

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. The cellulosic fibers and filler particles bump each other in an aqueous medium due to their strong negative surface charge, and for this reason A considerable part of the fillers goes together with the short cellulose fibers (fine fibers, broken fibers) and the water of the suspension through the wire of the paper machine.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gemischs der Füllstoff den Cellulosefasern anhaftet, wodurch der Faserstoffverlust auf ein Minimum reduziert wird.Surprisingly, it has now been found that when applied of the mixture according to the invention, the filler adheres to the cellulose fibers, thereby reducing the loss of fiber is reduced to a minimum.

Wird das erfindungsgemäße Füllstoffgemisch in Wasser suspendiert, so haben die Teilchen der Suspension eine positive Oberflächenladung (Zeta-Potential).If the filler mixture according to the invention is in water suspended, the particles of the suspension have a positive surface charge (zeta potential).

Das erfindungsgemäße Füllstoffgemisch wird hergestellt, indem man in der letzten Stufe der Herstellungstechnologie der bekannten Füllstoffe, nach dem TrocknenThe filler mixture according to the invention is produced by adding in the last stage of the manufacturing technology of the known fillers, after drying

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

des Füllstoffes diesem in bestimmter Menge und Zusammensetzung lufttrockene, Aluminiumionen abgebende Verbindungen, zweckmäßig Aluminiumsulfat und Natriumaluminat, zusetzt.of the filler in a certain amount and composition air-dry compounds which release aluminum ions, expediently aluminum sulfate and sodium aluminate, are added.

Wird aus dem gewonnenen Füllstoffgeraisch eine den Anforderungen der Papierindustrie entsprechend© Suspension hergestellt, so haben die Teilchen in dieser Suspension ein positives Oberflächenpotential. Wird, nun diese Suspension der Cellulosefaser-Suspension zugesetzt (in der die Cellulose-ΙΟ fasern eine negative Oberflächenladung haben), so werden die Füllstoffteilchen infolge der elektrostatischen Anziehungskraft an der Oberfläche d.er 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). The filler material obtained becomes a den Requirements of the paper industry according to © Suspension produced, the particles in this suspension have a positive surface potential. Will, now this suspension added to the cellulose fiber suspension (in which the cellulose ΙΟ fibers have a negative surface charge) the filler particles due to the electrostatic attraction bound to the surface of the cellulose fibers. At the same time, the hetero- or homocoagulation of the fine fibers, the fiber breakage, is promoted. Due to the combined effect of these factors, there are considerably more in the resulting structure of the paper sheet Filler particles and. fine fibers held (retained).

2020th In derIn the wäßrigen Suspension des erfindungsgemäßenaqueous suspension of the invention Gewi cht sver-
hältnis Füll
stoff :ZusatzWeight sver-
proportion of fill
fabric: additive 10:210: 2 BAiBAi Zusammensetzung
des Zusatzes, ^o
Al₂(SO^) Na-AIu-
minatcomposition
of the addition, ^ o
Al ₂ (SO ^) Na-AIu-
minat 2020th Zeta-Potential
mVZeta potential
mV +.16+.16 ) 10:2) 10: 2 8080 2020th +13...+13 ... +.16+.16 Füllstoffgemisches weisen die Teilchen die folgenden positivenMixture of fillers, the particles have the following positives 10; 210; 2 8080 2020th +Ik...+ Ik ... +17+17 2525th Zeta-Potentiale auf:Zeta potentials on: 10:310: 3 8080 2020th +15.·.+ 15. ·. + 13+ 13 Füllstofffiller 10:310: 3 8080 2020th +10...+10 ... + Ik+ Ik 3030th Kaolin
(Szeg, Ungarnkaolin
(Szeg, Hungary Ösf,orr. Talkum 10:2Ösf, orr. Talc 10: 2 8080 2020th +10 +10 + 11+ 11 Kaolin aus
Österreich
(Aspanger A2)Kaolin
Austria
(Aspanger A2) Zeolax 113Zeolax 113 8080 + 9...+ 9 ... CSSR-Ka0]inCSSR-Ka0] in 3 ORaGiNAL3 ORaGiNAL Ti O₀ Ti O ₀ 3535

Auch außerhalb des optimalen. Bereiches des Mischungsverhältnisses können. Suspensionen mit Teilchen positiven Zeta-Potentials hergestellt werden. Die bei der HerstellungEven outside of the optimal. Range of the mixing ratio can. Suspensions with particles of positive zeta potential can be prepared. The one in the making

I der Suspension entstehende positive Oberflächenladungj hängtThe positive surface charge j arising in the suspension depends

nicht von der Verdünnung der Suspension ab. Durch Variieren des Verhältnisses von Aluminiumsulfat und Natrlumalumiiiat können die ein positives Zeta-Potential aufweisende Teilchendoes not depend on the dilution of the suspension. By varying the ratio of aluminum sulfate and sodium aluminumate can the particles exhibiting a positive zeta potential

enthaltenden Suspensionen in unterschiedlichen pH-Boreichen (2,0-10,0) hergestellt werden. Der Umstand, daß der pH-Bereich beliebig gewählt werd.en kann, ist hinsichtlich des Leimens des Papiers günstig. 'containing suspensions in different pH ranges (2.0-10.0) can be produced. The fact that the pH range can be chosen arbitrarily is with regard to the sizing of the paper cheap. '

Vie bereits erwähnt, bilden die bekannten Füllstoffe in wäßriger Suspension eine negative Oberflächenladung aus,As already mentioned, the known fillers form a negative surface charge in aqueous suspension,

^x die - zusammen mit der ebenfalls negativen Oberflächenladung der Cellulosefasern - dazu führt, daß sich Füllstoff und Cellulose gegenseitig abstoßen, wodurch die Retention (das Zurückhalten) der Füllstoffe und feinen Fasern unzureichendist. ^x which - together with the likewise negative surface charge of the cellulose fibers - leads to the filler and cellulose repelling one another, as a result of which the retention (retention) of the fillers and fine fibers is inadequate.

^;;

Aus d.en erfindungsgemäßen Füllstoff geraischen werden Suspensionen erhalten, deren. Teilchen eine positive Oberflächenladung aufweisen. Die dadurch erreichte Retention übersteigt bei weitem alles, was unter industriellen ^J Bedingungen mit den herkömmlichen Füllstoffen bisher auf den Gebiet der Retention der Füllstoffe und der Reinfasern erreicht wurde. ¥eiterhin 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 wie die erfindunßsgemäße Lösung. Durch beliebige Wahl des pH-Wertes kann die Verwendung des erfindungsgemäßen Füllstoffgemisches immer der jeweiligen Leimungstechnologie angepaßt werden.Suspensions are obtained from the filler according to the invention. Particles have a positive surface charge. The retention thus achieved far exceeds anything that has been achieved under industrial conditions ^J with conventional fillers on the territory of the retention of the fillers and the clean fibers. It is also advantageous that when using the filler mixture according to the invention, the retention aids previously used become superfluous. These are. expensive, require separate dosing and do not produce the same effect as the solution according to the invention. By any choice of pH, the use of the filler mixture according to the invention can always be adapted to the respective sizing technology.

BAD ORSGiNALBAD ORSGiNAL

Vorzugsweise wird zu dem erfindungsgemäßen Füllstoffgemisch auch ein kationischer Polyelektrolyt (z.B. kationisches Polyakrylamid, Polyamid-amin usw.) zugegeben. Dadurch wird die Retention weiter gesteigert und die Festigkeit des Papiers erhöht.The filler mixture according to the invention is preferably used also a cationic polyelectrolyte (e.g. cationic polyacrylamide, polyamide-amine etc.) admitted. This further increases the retention and increases the strength of the paper.

Zweckmäßigerweise wird staubförmiger Polyelektrolyt zu dem Füllstoffgemisch zugegeben. Die Zugabe soll während der Herstellung des Füllstoffgemisches vorgenommen werden.Powdered polyelectrolyte is expediently used added to the filler mixture. The addition should be made during the preparation of the filler mixture be made.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die Beispiele geben Rezepte für die erfindungsgemäßen hochretensiven Füllstoffgemische. The invention is explained in more detail with reference to the following examples. The examples give recipes for the highly retentive filler mixtures according to the invention.

Beispiel 1
951 kg Kaolin example 1
951 kg of kaolin

49 kg kristallines Aluminiumsulfat49 kg of crystalline aluminum sulfate

Beispiel 2
951 kg Kaolin Example 2
951 kg of kaolin

24 kg Kaliumaluminiumsulfat
25 kg Natriumaluminat24 kg of potassium aluminum sulfate
25 kg of sodium aluminate

Beispiel 3
951 kg Kaolin Example 3
951 kg of kaolin

29 kg kristallines Aluminiumsulfat 10 kg Natriumaluminat .
10 kg kationisches Polyakrylamid29 kg of crystalline aluminum sulfate, 10 kg of sodium aluminate.
10 kg of cationic polyacrylamide

Der Füllstoff Kaolin zeigt unter den üblichen Produktionsbedingungen der Papierindustrie ohne Retentionsmittel eine Retention von 50-60%, was von dem Typ und der zugesetzten Menge des Kaolins abhängt. Unter den gleichen Bedingungen gewährleisten dieThe filler kaolin shows under the usual production conditions the paper industry without retention agents a retention of 50-60%, what of that Type and the amount of kaolin added. Under the same conditions guarantee the

32A39PA32A39PA

kaolinhaltigen Füllstoffgemische gemäß den Beispielen 1 und 2 eine Retention von 80-85%.kaolin-containing filler mixtures according to Examples 1 and 2 have a retention of 80-85%.

Selbstverständlich verringert sich bei Vorhandensein eines kationischen Polyelektrolyten der Gewichtsprozentgehalt der beiden Hauptkomponenten entsprechend. Der Maximalgehalt des mineralischen Füllstoffes kann demnach bei einer Dreierkomposition nur 97,9 betragen, bzw. bei der zweiten Komponente ist der Minimumgehalt 1,9.Of course, it is reduced if it is present of a cationic polyelectrolyte, the percentage by weight of the two main components corresponds accordingly. The maximum content of the mineral The filler can therefore only be 97.9 in a three-part composition, or in the case of the second component is the minimum level 1.9.

Claims

ν. {= "ϋ N. E R" "-E * ^ Β'Τ r <r * G> Τ Λ" "ϋ S FINCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS j

MARIAHILFPLATZ 2 * 3, MUNICH 9O:

POSTAL ADDRESS: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MUNICH 95

Dr. Jozsef Erdelyi

Dr. Tamäs Kutasi

Dr. Gyula Balint;

Gy6zoVarga ^;

BeIa Bozsits November 23, 1982

Zsolt Almäsi DEA-304 24

inorganic filler mixture for the paper industry

Claims

Highly retentive inorganic filler mixture for j the paper industry, characterized that it is about 95.1-98% by weight of that in the paper industry customary mineral fillers still contain 2-4.9% by weight of an additive consisting of aluminum salts and optionally consists of sodium aluminate, as well as optionally additionally 0.1-6% by weight of cationic Contains polyelectrolyte.

2. filler mixture according to claim 1, characterized in that indicates that the additive is 50-100%; Contains aluminum salt.

3. filler agent mixture according to claim 1, characterized ι labeled it as an aluminum salt Contains aluminum sulfate, potassium aluminum sulfate or aluminum chloride.

4. filler mixture according to claim 1, characterized in that it is called "cationic Polyelectrolyte contains cationic polyacrylamide.