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Veredeln von Tonerdesilikaten und ähnlichen Mineralstoffen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Veränderung der physikalischen Eigenschaften von fein
verteilten fonerdesilikaten und ähnlichen Mineralstoffen, insbesondere ihrer Teilchengröße
(Dispersität). Diese Stoffe, die meist chemisch indifferent sind und in verschiedenen
Industriezweigen, besonders in der Papierindustrie, Textilindustrie, bei Herstellung
von Kautschukwaren und Kunstmassen als Füllstoffe und bei der Herstellung glänzender
Oberflächen auf Papier und-sonstigen Stoffen zur Erzielung der Glätte ausgedehnte
Verwendung finden, greisen häufig trotz richtiger chemischer Zusammensetzung unzulängliche
physikalische Eigenschaften besonders hinsichtlich ihrer Teilchengröße und somit
gleichmäßiger Verteilbarkeit und' Absetzgeschwindigkeit in Flüssigkeiten usw. auf,
die ihrer Verwendung vielfach im Wege stehen.
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Im Sinne der Erfindung erreicht man die verlangte Verbesserung der
oben angedeuteten physikalischen Eigenschaften dadurch, daß man die Mineralstoffe
in einer Flüssigkeit aufschlämmt und mindestens zwei lösliche Stoffe, die zusammen
schwer lösliche Salze bilden, zusetzt, abfiltriert und trocknet, so daß sich im
Niederschlag auch nach Wiederaufschlämmen möglichst gleiche Teilchengrößen zeigen.
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Einer der wichtigsten der eingangs angedeuteten Mineralstoffe ist
der haoliii, der bekanntlich in großen -Mengen in der Papier- und Textilindustrie
als Füllstoff und bei der Herstellung glänzender (sogenannter gestrichener) Papiersorten
Verwendung findet. Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die Behandlung von Kaolin
erläutert werden. Der gewöhnliche Kaolin erweist sich nicht immer und in allen Fällen
zu den gedachten Zwecken brauchbar, besonders dort, wo bestimmte Eigenschaften verlangt
werden, welche sich nur bei aus England stammenden Kaolinsorten, die als China Clay
im Handel sind, vorfinden. Diese Eigenschaften gründen sich vor allem auf die Gleichmäßigkeit
der Größe der einzelnen Teilchen, wenn dieser Kaolin in einer Flüssigkeit aufgerührt
wird, und auf ihre elektrostatische Ladung, die das Verhalten des Kaolins in der
Papierfabrikation bestimmen. Kaoline, die sich auf Lagerstätten außerhalb Englands
finden, setzen sich meist aus Teilchen verschiedenster Größe zusammen und haben
daher nicht die obenerwähnten, von der Papierindustrie bevorzugten Eigenschaften,
selbst wenn ihre chemische Zusammensetzung mit jener des englischen Kaolins übereinstimmt.
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Die Erfindung ermöglicht es, Kaolin beliebiger Herkunft derart zu
veredeln, daß er bei seiner Verwendung in der Papier- und Textilindustrie alle jene
physikalischen Eigenschaften, welche sich vor allem aus der Gleichmäßigkeit
der
Teilclien-riiße und der entsprechenden elektrostatischen Autladung-der einzelnen
Teilchen ergeben, aufweist.
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Der veredelte fiaolin ergibt als Füllstoff eine wesentlich bessere
Ausbeute, der Leimbedarf wird bei Verwendun- des veredelten Produktes herabgesetzt
1)7-:v. die Leimung verbessert, der Glanz erhöht.
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Die Veredelung des gewöhnlichen Kaolins wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht; -daß man ihn mit Wasser aufschlämmt, der Aufschlämmung zwei oder mehrere
lösliche Stoffe, welche miteinander ein oder mehrere schwer lösliche Salze bilden.
zusetzt. filtriert und trocknet. Infolge der geringen Löslichkeit in Wässer bleibt
das gebildete. schwer lösliche Salz auf den Kaolinteilchen verteilt haften, sobald
der -Niederschlag :filtriert wird, Man kann annehmen, daß das schwer lösliche Salz
die kleinsten Teilchen miteinander verkittet und ihnen eine entsprechende elektrostatische
Ladung erteilt. Das gebildete Salz muß in Wasser schwer löslich sein, um die angestrebte
Veredelung zu erzielen, darf aber in Wasser nicht vollständig unlöslich sein, damit
bei der Weiterverwendung des veredelten Produktes, bei welcher es durchwegs in einer
wäßrigen Flüssigkeit wieder aufgeschlämmt wird, ein deiner Teil des adsorbierten
Salzes in _-t)suiig -eifit. durch dessen Ionen die elektrostatische Ladung bewirkt
wird, welche als eine wesentliche Ursache der Veredelung anzusehen ist.
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Man erreicht die Bildung des auf den Kaolinteilchen zu ädsorbierenden.
verhältnismäßig schwer löslichen Salzes dadurch, daß man in der wäßrigen Aufschlämmung
des Kaolins die Bildung eines derartigen Salzes sich vollziehen läßt, indem man
geeignete Stoffe, wie Säuren, Basen, Salze, zufügt, welche durch ihre gegenseitige
Einwirkung ein schwer lösliches Salz entstehen lassen.
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Als ei#ichtigstes schwer lösliches Salz für die Veredelung von Kaolin
w erde Calciumsulfat gefunden, welches durch gegenseitige Einwirkung von Calcium-
und Sulfat-Ionen in verhältnismäßig -geringen Mengen in der Aufschlämmung zur Bildung
gebracht wird.
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Setzt man der Aufschlämmung solche Stoffe zti, die erst durch Oxvdation
oder Reduktion zu unlöslichen Salzen führen. so kann man gleichzeitig die bleichende
Wirkung dieser Stoffe ausnutzen. Es können so zur Bildung von Cnlciumsulfat außer
Sulfat- auch Hvdrosulfit-, Sulfit-Ionen usw. verwendet «-erden, die nacht r.
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# glieh durch Oxydation in Sulfat-Jonen verwandelt «-erden und als
solche dann mit dem Calcium-Ion Calciumsulfat geben. Die Oxvdation der reduzierenden
Stoffe. m-ie z. B. \ atriumliydrosultit, erfolgt teilweise e.durch die Reduktion
der im Kaolin vorhandenen Ferrisalze zii Ferrosalzen, teilweise -wird :sie, und
zwar für den L berschuß an Reduktionmittel, durch Oxydation mit einem O-xt-dationsniitte1,
wie z. ß. Luftsauerstoff, unter Zusatz eines Katalysators bewirkt. Das Oxydationzmittel
kann ebenfalls salzbildend wirki1n.- #Xe;111 z. 13. Chlor-kalk verwendet
wird: In dieseln- Falle wird das \atriumhydrosulfit durch die oxydierende Wirkung
des Chlorkalkes in 'Natriumsulfat verwandelt, während gleichzeitig der Chlorkalk
(Calciumhypochlorit) in Calciumchlorid übergeführt wird, «-elche miteinander Calciumsulfat
bilden.
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Es ist wohl bekannt, fein verteilte -Mineralstoffe als Farbstoffträ
ger zu. ver«-enden, indem man auf ihnen schwer ICi.liche Metallverbindungen niederschlägt
oder den Farbstoffträger unter Bildung schwer löslicher Verbindungen mitreagieren
läßt. Hierbei wird jedoch ausschließlich die Bildung farbiger oder gefärbter, deckender,
möglichst ganz unlöslicher Verbindungen angestrebt, welche vermöge ihrer Unlöslichkeit
oder wegen ihrer Molekularstruktur (KompIexsaize usw.) die eingangs beschriebenen
physikalischen Eigenschaften. insbesondere die Teilchengröße undelektrostatische
Ladung, nicht veredelnd beeinflussen können. Dies ergibt sich auch aus der Notwendigkeit,.
bei diesem- Verfahren noch andere als Peptisationsmi'ttel bekannte Stoffe als Zusätze
zu verwenden.
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Im Gegensatz hierzu bezweckt das vorliegende Verfahren nicht die Veränderung
der Farbe des Kaolins, es sei denn durch Mitverwendung von reduzierenden oder oxydierenden
Bleichmitteln, vielmehr-die Veredelung im vorbeschriebenen Sinne, wobei die Bildung,
der schwer löslichen Salze, welche, wie z. B. Ca S 04, farblos und nicht deckend
sein können, diese Veredelung bewirken. Beispiel i Es liegt ein Kaolinschlamm vor,
der durch mechanisches Schlämmen und Koagulation mit Al" (SO,), gewonnen
wurde und ein spezifisches Gewicht von etwa 1,4 aufweist: Zu diesem Schlamm wird
etwa ',13% des im Schlamm vorhandenen Trockengewichte. Kaolin H" S 0a von 6o ` B6
zugesetzt und sodann mit aufgeschlämmtem gelöschten Kalk neutralisiert, tiltriert
und getrocknet.
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. - Beispiel 2 Es liegt ein Kaolinschlainm vor, der durch mechanisches
Schlämmen und Koagulation mittels Kalkmilch gewonnen wurde. Dieser Kaolinschlainm,
der ein spezifisches Gewicht von 1,3 - aufweist, wird in einem Mischgefäß mit Schwefelsäure
von fio - Be neutralisiert. Sodann fiigt man Natriumhx-drosultit in Pulverform,
und zwar I auf die in der Suspension vorhandene Menge Trockensubstanz und Schm@efelsäure
von 6o0 ßc in der doppelten Gewichtsmenge
des Bleichmittels zu,
worauf man 30 biS 6o Minuten rührt. Es wird nun mit Kalkmilch neutralisiert
und ein Cberschuß von i°!"" gebranntem Kalk in Form von Kalkmilch, gerechnet auf
Kaolintrocl:ensubstaiiz, zugefügt und wieder 3o bis 6o 'Minuten gerührt.
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Beispiel 3 Kaolinschlamm vom spezifischen Gewicht 1,3, der in der
üblichen U'eise geschlämmt und mit i bis 20"" gelöschtenr Kalk koaguliert worden
war, wird mit Schwefelsäure angesäuert. Man fügt dann i bis 2°;o Natriumhydrosulfit
zu, rührt gut durch und bläst in die Masse Luft ein, deren Wirkung durch einen ganz
geringen Zusatz eines Nitrates als Katalysator, etwa io g V atriumnitrat auf 1o
ooo kg Kaolin, unterstützt werden kann. Auf diese Weise wird überschüssiges SO,-Ion
oxydiert, worauf man bis zu ganz schwach saurer Reaktion mit gelöschtem Kalk versetzt,
filtriert und trocknet. Beispiel 4.
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Es liegt ein haolinschlamm vor, der durch mechanisches Schlämmen und
Koagulation mit Aluminitunsulfat gewonnen wurde. Dieser Kaolinschlainm, der ein
spezifisches Gewicht von 1,35 aufweist, wird in einem Jlischgefäß mit Natriuinhvdrosulfit
in Pulverform in einer )senge von i°', auf die irn Schlamm enthaltene Trockensubstanz
und mit Schwefelsäure von 6o ` l ic im Gewichte des zugesetzten Hydrosulfit: versetzt
und 3o bis 6o Minnten gerührt; dann wird eine wäßrige Chlorkalklösung in der Menge
zuge-etzt, daß das gesamte Hvdrosulfit zu Sulfat oxydiert wird, sodann so viel Kalkmilch
beigefügt, daß alle Ca-Ionen an Sulfat zu Calciuinstilfat gebunden werden, filtriert
und getrocknet.