DE3312778C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah­ ren zur Herstellung einer Füllstoff- und/oder Streich­ pigmentmischung aus grobgemahlenem Talkum und Kalzit für den Einsatz in der Papierherstellung.

Für die Verbesserung der Eigenschaften des Papiers und für die Herabsetzung des Anteiles der teuren Faserstoffe im Papier werden im Papier Mineralpul­ ver als Füllstoffe benutzt, deren durchschnittliche Korngröße gewöhnlich von 2 bis 4 µm beträgt und die eine ISO-Helligkeit von 80 bis 85 % aufweisen. Be­ sonders für die Verbesserung der Druckeigenschaften werden der Papieroberfläche Mineralpulver zugesetzt, deren durchschnittliche Korngröße gewöhnlich von 0,5 bis 2 µm und deren ISO-Helligkeit 85 bis 95 % beträgt. Hierbei wird von einer Pigmentstreichung des Papiers geredet.

Die bei der Herstellung von Papier gewöhnlich be­ nutzten Mineralien sind Kaolin, Talkum und Kalzit, welches in der Papierindustrie die der chemischen Zusammensetzung entsprechende Benennung Kalziumkar­ bonat trägt. Die Herstellung eines zwei Füllstoffe enthaltenden Papiers hat in letzter Zeit besonders mit der Anwendung eines neutralen oder alkalischen Papierherstellungsprozesses zugenommen. Es ist an­ zunehmen, daß beim Streichen von Papier die Ver­ wendung von Talkum und Kalzit in den nächsten Jah­ ren schnell zunehmen wird.

Die bei der Papierherstellung verwendeten Mineral­ pulver werden grundsätzlich, je nach der Rohstoff­ quelle, nach zwei Verfahren hergestellt:

• - Klassifizierung eines feinverteilten, im Erdboden lose vorliegenden Minerals oder
• - Mikromahlen, d.h. Mikronisierung eines im Felsengrund fest vorliegenden Minerals.

Die Klassifizierung und die Mikronisierung werden auch gleichzeitig verwendet und oft wird an diese die Entfernung von als Verunreinigungen erscheinen­ de Mineralien, z.B. durch Klassifizierung, Flotation oder magnetische Rohaufbereitung angeschlossen.

Die als Füllstoff und/oder Streichpigment für Pa­ pier verwendbaren Talkum und Kalzit werden heut­ zutage separat nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt und meistens an die Papierfabrik in der Form von 10 bis 15 % Wasser enthaltenden pul­ verförmigen Massen geliefert.

Das Mikrotalkum wird gewöhnlich nach folgenden Ver­ fahren hergestellt:

• - Sprengen des Talkumerzes
• - Zermalmen des Talkumerzes
• - Mahlen des Talkumerzes zu einer für die Flo­ tation geeigneten Korngröße
• - Separation des Talkums aus anderen Mineralien nach einem Flotationsverfahren
• - Verdickung des Talkumkonzentrates zu einer einen hohen Feststoffgehalt besitzenden Wasser­ suspension
• - Filterung des verdickten Talkumpulvers
• - Trocknung des gefilterten Talkumpulvers zur minimalen Restfeuchte und Mikronisierung in einer Dampfstrahlmühle
• - Befeuchtung und Brikettierung oder Suspen­ dierung des mikronisierten Talkums oder Mikrotal­ kums in Wasser.

In einer den Fluidenenergiemühlen angehörenden Dampf­ strahlmühle wird die im unter Hochdruck stehenden Dampf enthaltene Energie für die Trocknung und Mikro­ nisierung des feuchten Talkumpulvers benutzt. Die Mühle selbst weist keine beweglichen Teile auf. Die Talkumpartikel erreichen im Dampfstrom eine große Bewegungsenergie und werden vermahlen, wenn sie aneinander und an die Mühlenwände stoßen. Dank der Konstruktion der Mühle geschieht eine Klassifizie­ rung gleichzeitig mit dem Vermahlen und das fein­ vermahlene Talkum entweicht mit dem Dampfstrom aus der Mühle. Die Wärmemenge des aus der Mühle ent­ weichenden Dampfes ist groß und kann nicht beim Vermahlen verwertet werden.

Mikronisiertes Kalzit, d.h. Mikrokalzit, wird in immer größerem Maße wie folgt hergestellt:

• - Sprengen des Kalziterzes (Kalkstein oder Marmor)
• - Zermalmen des Kalziterzes
• - Mahlen des Kalziterzes zu einer für die Flotation geeigneten Korngröße
• - Separation des Kalziterzes aus anderen Mineralien nach dem Flotationsverfahren. Wenn ein genügend reines Kalziterz als Rohstoff ver­ wendet wird, ist eine Flotation des Kalzits nicht nötig
• - Verdickung des pulverförmigen Kalzitkonzen­ trates zu einer einen hohen Feststoffgehalt be­ sitzenden Wassersuspension
• - Mikronisierung des verdickten Kalzitpulvers in einer Reibmühle.

Die Mikronisierung des Kalzitpulvers geschieht in der Reibmühle durch die Wirkung der von einem schnell rotierenden Mischer an kleine Mahlkugeln übertrage­ nen Bewegungsenergie. Der Mischer ist gewöhnlich in einem, in aufrechter Stellung stehenden Zylinder angeordnet, in dessen Unterteil ein als Wassersuspen­ sion vorliegender Mahlstoff kontinuierlich gespeist wird. Der Stoff wird während seines Laufes durch die Mühle vermahlen und entfernt sich durch deren Ober­ teil. In der Naßreibmahlung beträgt der Energiever­ brauch im allgemeinen 1/3 bis 1/2 der für eine ent­ sprechende Zerkleinerung durch Strahlvermahlung be­ notigten Energiemenge.

Erfahrungsgemäß verliert das mit der Naßreibmahlung mikronisierte Talkum so viel von seiner Helligkeit, daß es nicht als Streichpigment oder Füllstoff für Papier benutzt werden kann. Außerdem hat man fest­ gestellt, daß die Mikronisierung von reinem Talkum in einer Naßreibmühle zu einer Feinheit unter 2 µm, wegen der unterschiedlichen Vermahlungseigenschaften der Mineralien, mehr Energie als andere Mineralien fordert.

Das Kalzit wiederum eignet sich sehr gut für die Naß­ reibmahlung und die ISO-Helligkeit des aus reinem Rohstoff erhaltenen Mikropulvers ist hoch, etwa 95 %.

Die Suspendierung des mit der Dampfstrahlvermahlung erhaltenen trockenen Talkums ist wegen der unvorteil­ haften Befeuchtungs- und rheologischen Eigenschaften des Talkumminerals schwer. Die Befeuchtungs- und die rheologischen Eigenschaften des Kalzitminerals wiede­ rum kennt man vortrefflich.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte mehrphasige und teure Herstellungsverfahren des Mikrotalkums durch ein einfaches und effektives Verfahren zu ersetzen, indem man die Möglichkeiten nutzt, die sich durch Kombination von Talkum und Kalzit sowie durch Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung von mikrovermahlenem Kalzit ergeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, nach dem vorgesehen ist, daß eine Talkum- und Kalzitpulver­ mischung in Form einer wässrigen Suspension nach dem Reibmahlungsverfahren mikrovermahlen wird.

Zur Ermöglichung der Naßreibmahlung des Talkums wer­ den in der Erfindung folgende Punkte benutzt:

• - die hohe Helligkeit des naßreibvermahlenen Kal­ zits, wobei die Helligkeit der als Füllstoff oder Streichpigment für Papier vorgesehenen Mischung von mikronisiertem Talkum und Kalzit geeignet ist
• - die Eigenschaften des Kalzitminerals zur Förderung der Mikronisierung des Talkums
• - die günstigen rheologischen Eigenschaften des Kalzits zwecks Kompensation der entsprechen­ den ungünstigen Eigenschaften des Talkums zur Er­ zielung genügend guter rheologischer Eigenschaften für die Mischungssuspendierung.

Nach der Erfindung wird die zur Wassersuspension vermischte Talkum- und Kalzitpulvermischung nach dem Reibmahlungsverfahren mikrovermahlen.

Es ist günstig, wenn der Feststoffgehalt der Talkum- Kalzit-Wassermischung von 50 bis 80 Gewichts-% und das Mischungsverhältnis von Talkum und Kalzit im Bereich von 2:1 bis 1:3 liegt.

Die Talkum- und Kalzitpulver werden separat nach zweckmäßigen Verfahren hergestellt, wonach sie do­ siert und zur Wassersuspension in geeignetem Ver­ hältnis vermischt werden und die Mischung durch das Reibmahlungsverfahren mikronisiert wird. Auf diese Weise erhält man ein mikronisiertes talkum- und kalzitenthaltendes Produkt aus zwei als Füllstoff und/oder Streichpigment für Papier geeigneten Mi­ neralien, welches als eine, einen hohen Feststoff­ gehalt besitzende Wassersuspension in dieser Form einer Papierfabrik zugestellt wird. Gleichzeitig wird die Behandlung und der Transport von zwei separaten Produkten, dem Mikrotalkum und dem Mikro­ kalzit, durch die Behandlung und den Transport einer, ein trübförmiges Talkum und ein Mikrokalzit enthaltenen Mischung ersetzt.

Das Verhältnis zwischen Talkum und Kalzit wird nach der Qualität des als Rohstoff benutzten Talkums und Kalzits sowie nach der angestrebten Helligkeit der Füllstoff- oder Streichpigmentmischung und nach der Korngrößenverteilung und der anderen wesent­ lichen Faktoren in der Papierherstellung bestimmt.

Vorteilhafterweise werden bei den Energiekosten bedeutende Ersparnisse erzielt, weil mehrere Her­ stellungsphasen, wie z.B. die Filterung des Talkum­ konzentrates, das Trocknen zur minimalen Restfeuchte und die erneute Einschlämmung in Wasser, unnötig geworden sind. Die Behandlung der Produkte und der Transport werden auch vereinfacht und der Energie­ aufwand vermindert sich, wenn die vorteilhaftere Naßreibvermahlung die Dampfstrahlvermahlung bei der Mikronisierung des Talkums ersetzt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung einer Füllstoff- und/oder Streichpigmentmischung aus grobgemahlenem Talkum und Kalzit für den Einsatz in der Papierherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Talkum- und Kalzit­ pulvermischung in Form einer wässrigen Suspension nach dem Reibmahlungsverfahren mikrovermahlen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Talkum-Kalzit-Wassermischung mit einem Fest­ stoffgehalt von 50 bis 80 Gewichts-% eingesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Talkum und Kalzit in einem Mischungs­ verhältnis von 2:1 bis 1:3 verwendet werden.