DE60116259T3 - Zusammengesetzte pigmente enthaltend in situ gefälltem calciumcarbonat - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Pigmenten umfassend Karbonatkristalle, welche in der Anwesenheit eines Pigmentsubstrats ausgefällt und chemisch mit diesem verbunden wurden. Das Verfahren führt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform zu neuartigen weißen Hybridpigmenten, wobei einzelne anionisch geladene Silikatmineralpigmentteilchen, vorzugsweise wasserhaltiges Kaolin, als ein Substrat für Kristalle aus einem Erdalkalimetallkarbonat dienen, welche auf der Oberfläche der anionisch geladenen Mineralpigmentteilchen ausgefällt sind und an diesen haften.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Weiße Pigmente, wie wasserhaltiger und kalzinierter Kaolin, chemisch zusammengehäufter Kaolin, ausgefälltes und natürlich auftretendes Kalziumkarbonat, Titandioxid, Glimmer, Talk, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid werden weit verbreitet verwendet, um Papierwaren zu beschichten oder zu füllen, in Farben, Kunststoffen, Gummiwaren und dergleichen. Es wurden viele Bemühungen in der Forschung und der Entwicklung aufgewand, um die Eigenschaften dieser Pigmente zu steigern. In einigen Fällen umfasst dies das Vermischen der Pigmente, um Vorteile zu erzielen, die unter Verwendung eines einzelnen Pigmentes nicht erzielt werden konnten.
  • Eine nahe liegende Ausdehnung der Bemühungen solche Pigmente bereitzustellen, richtet sich darauf, Teilchen einer Klasse von Pigmenten an Teilchen einer anderen Klasse von Pigmenten anzubringen, anstelle der Verwendung von „lockeren Mischungen”. Als ein Beispiel wurde die Ko-Flockulation vorgeschlagen. Ein weiteres Beispiel ist in der WO 97/32934 beschrieben.
  • Andere Bemühungen richteten sich auf die Beschichtung der Oberfläche von Mineralteilchen mit anorganischen Gelen oder gemischten Gelen.
  • Für viele Jahre waren speziell verarbeitete Kaolintone die Mineralien, die am Häufigsten von der Papierindustrie verwendet wurden, einem der größten Verbraucher von weißen Pigmenten. Das Kaolin, in wasserhaltiger und kalzinierter Form, wurde verwendet um Papier (und Pappe) zu beschichten, wie auch um Papierwaren zu füllen. In der jüngsten Zeit hat ausgefälltes Kalziumkarbonat (PCC) Kaolin in einigen dieser Anwendungen ersetzt, insbesondere beim Füllen von Papier, wobei neutrale oder alkalische Bedingungen eingesetzt werden können. Früher wurde das Füllen von Papier ausschließlich in sauren Bedingungen durchgeführt, die unter Verwendung von Ton möglich waren. In der jüngsten Zeit wird PCC jedoch zunehmend von der Papierindustrie verwendet. Trotzdem ist die Verwendung von PCC bei sauren Papierherstellungsbedingungen aufgrund der Zersetzung von PCC in Kalziumionen und Kohlenstoffdioxidgas noch unter genauerer Prüfung. PCC weist jedoch Vorteile auf, dass unterschiedliche Kristallformen gebildet werden, um eine Vielzahl von Endeigenschaften des Papiers zu erzielen.
  • Die Folgenden sind nicht begrenzende Beispiele von US-Patenten bezüglich des Standes der Technik von PCC,
    3,320,026 3,669,620 4,018,877 5,156,719 4,237,147 5,558,85
    4,927,618 5,043,017 4,367,207 4,980,395 5,342,600 4,714,603
    5,232,678 5,695,733 4,133,894 5,741,471 4,244,933 5,332,564
    4,157,379 5,215,734 5,643,415 5,296,002 5,376,343 .
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren, wie in Anspruch 1 definiert, zur Herstellung eines zusammengesetzten, anorganischen Pigments zur Verfügung, umfassend (a) ein Substrat bestehend aus einzelnen Teilchen aus einem Silikat- und/oder Oxidmaterial und (b) eine haftende Oberflächenbeschichtung umfassend eine Vielzahl von Kristallen aus einem Metallkarbonat, welches in situ ausgefällt und chemisch an die Oberflächen der Substanz gebunden ist. Solche Pigmente werden durch ein Verfahren erhalten, umfassend eine Steuerung des pH-Wertes und die anfängliche Zugabe der Quelle von (b) in der Anwesenheit von Wasser zu (a) in einer Weise, so dass die Quelle von (b) auf der Oberfläche von (a) adsorbiert wird. Anschließend wird die Ausfällung der adsorbierten Ionenquelle durch eine Einstellung des pH-Wertes ausgeführt. Die Abfolge der Adsorption und Ausfällung wird ein oder mehrere Male wiederholt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine alkalische Quelle von Kalziumionen auf der Oberfläche der negativ geladenen plattenförmigen Teilchen von Kaolinton (wasserhaltig und kalziniertem) Ton adsorbiert und der pH-Wert wird durch Zugabe von Kohlenstoffdioxid zu der resultierenden wässrigen Aufschlämmung von Kaolin mit adsorbierten Kalziumionen verringert. Eine Reihe von Hybridpigmenten, welche sowohl einen negativ geladenen Bestandteil (Kaolin) und positiv geladenen Bestandteil (PCC) enthält, wird erhalten. Da die Menge des Kalziums, welche adsorbiert werden kann, begrenzt ist, da die mehrwertigen Kationen zur Ausfällung und zur Verdickung der Tonaufschlämmung neigen, wird die Abfolge ein oder mehrere Male wiederholt, um eine geeignete Beschichtung der PCC Kristalle bereitzustellen. Es wird festgehalten, dass der PCC Gehalt den weit überschreitet, der erzielbar ist, wenn die eingeführte Kalziummenge, auf die Menge begrenzt wird, die erhalten wird, wenn man auf den Ionenaustausch angewiesen ist.
  • Ein unerwarteter, beim Durchführen experimenteller Untersuchungen, welche auf die Herstellung von Kaolin/PCC Hybriden gerichtet waren, beobachteter Vorteil war, dass die Verarbeitung vorteilhafter weise den Gehalt an Feinstanteil bzw. ultrafeinen Teilchen und Schlamm in dem zugeführten Kaolin begrenzte, ohne dass es notwendig war, den Schlamm physikalisch zu entfernen. In anderen Worten, ist der Feinstanteil physikalisch vorhanden, die Teilchengrößenverteilung ist jedoch so aufgebaut, dass weniger Feinstanteil enthalten ist, durch eine Vergrößerung als ein Resultat der Ausübung des Verfahrens gemäß der Technologie der vorliegenden Erfindung. Es ist gut bekannt, dass die Entfernung von Feinstanteil oder Schlamm aus den Kaolinpigmenten vorteilhaft ist und in einigen Fällen notwendig ist, um optimale optische und rheologische Eigenschaften der Füllstoffe auf Kaolinbasis und Beschichtungsprodukte zu erzielen.
  • Verschiedene Hinweise des Standes der Technik offenbaren das Auflockern oder chemische Strukturieren von Kaolinteilchen, wenn Feinstanteile und Schlamm vorzugsweise mit Hilfe von Bindemitteln gebunden sind, im Allgemeinen einem kationischen Polyelektrolyt, ohne diese zu entfernen. Ein überraschender und hervorspringender Aspekt der Technologie der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Fähigkeit, die Teilchengrößenverteilung des Enderzeugnisses ohne Entfernung des Feinanteils und des Feinstanteils aufzubauen. Zum Beispiel zeigen die mikroskopischen Gefügeaufnahmen, welche in 1 und 2 dargestellt sind, die Teilchengrößenerhöhung von NUCLAY® Kaolinteilchen durch Ausübung dieser Erfindung.
  • Das Ausmaß der Ausfällung kann so sein, dass es sich von der partiellen Bedeckung der Kaolinoberfläche (in Stücken) unterscheidet, um ein Umhüllen des Kalziumkarbonats auf dem Kaolin zu vervollständigen, abhängig von der gewünschten Teilchengrößenverteilung und den optischen Eigenschaften.
  • Bei der Erfindung stellt in einer bevorzugten Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung einen Wert der zugegebenen Kaolinbasis der zusammengesetzten Pigmente aus Kaolin mit ausgefälltem Kalziumkarbonat (PCC) zur Verfügung, welches einzigartige Pigmenteigenschaften zeigt und in einigen Fallen einen synergistischen Vorteil gegenüber lockeren Mischungen aus Kaolin und PCC in den Endanwendungen, wie das Beschichten und Auffüllen von Papier.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wächst die Kalziumkarbonatphase in situ auf der Kaolinoberfäche, um die Teilchengrößenverteilung aufzubauen und die Oberflächen-Morphologie zu steuern. Das resultierende zusammengesetzte Kaolinkalziumkarbonatpigment zeigte überraschenderweise eine extrem geringe Menge an feinen Stoffen, wodurch deutlich wird, dass starke Auflockerungstendenzen des Feinanteils des Kaolinsubstrats vorhanden sind.
  • In den Zeichnungen zeigt 1 eine rasterelektronenmikroskopische Gefügeaufnahme (SEM) eines typischen Teilchens eines herkömmlichen delaminierten Kaolins (NUCLAY® Pigment) beschichtet mit PCC durch Ausübung der Erfindung. Es sollte festgehalten werden, dass die mittlere Größe des PCC (prismatische Form) für dieses Produkt ungefähr 2 μm beträgt.
  • 2 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Gefügeaufnahme (SEM) eines typischen Teilchens eines herkömmlichen delaminierten Kaolins (NUCLAY® Pigment) beschichtet mit PCC durch Ausübung dieser Erfindung. Es sollte festgehalten werden, dass die mittlere Größe des PCC (prismatische Form) in diesem Produkt ungefähr 0,5–0,7 μm beträgt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Substratpigmente können Aluminosilikate sein, wie Kaolin, welche durch herkömmliche Wasserwasch- oder Luftfließverfahren mit einer Teilchengröße von unter 40 μm, vorzugsweise unter 5 μm und besonders bevorzugt unter 2 μm hergestellt werden. Der pH-Wert der Aufschlämmung kann in dem Bereich von 6–11 liegen, obwohl es bevorzug ist, dass die Aufschlämmung einen pH-Wert in dem Bereich von 6–9 aufweist. Das spezifische Kaolinsubstrat wird abhängig von der Endhelligkeit und Teilchengrößenverteilung des Hybridpigmentes gewählt. Beispiele der Kaolinpigmente umfassen NUCLAY® und MIRAGLOSS® Erzeugnisse etc. Typischerweise liegt die mittlere Größe der Substratpigmente in dem Bereich von 0,3 bis 2 μm.
  • Die Kaolinaufschlämmung kann entweder aus einem sprühgetrockneten Produkt oder Sprühtrocknereinsatzmaterial hergestellt werden und kann auf 15–25% Feststoffe verdünnt werden, vorzugsweise in dem Bereich von 18–22% Feststoffe. Aufgrund der wenigen Festkörper ist zu diesem Zeitpunkt kein Dispersionsmittel notwendig. Die Zugabe eines herkömmlichen anionischen Dispersionsmittels für Ton liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Ausübung der Erfindung.
  • Die Kalziumhydroxidaufschlämmung kann mit 20% Feststoffen aus trockenem Ca(OH)2 Pulver in einem WARING BLENDOR Mischer hergestellt werden. Eine alternative Ca(OH)2 Quelle kann Kalziumoxid sein. Normalerweise wird das Kalziumhydroxid aus wirtschaftlichen Gründen aus Kalziumoxid erzeugt, welches wiederum durch das Kalzinieren von gemahlenen und natürlich erhältlichen Kalziumkarbonat erzeugt wird. Das Kalzinieren von Kalziumkarbonat erzeugt Kalziumoxid und Kohlenstoffdioxid als Zersetzungsprodukte. CaO + H2O ⇒ Ca(OH)2
  • Während Kalziumoxid gelöscht wird, um Kalziumhydroxid zu bilden, wird das Kohlenstoffdioxid während des Karbonisierungsschrittes verwendet, um PCC zu erzeugen, wie später erläutert.
  • Im Allgemeinen liegt die Menge der in situ ausgefällten Karbonatkristalle in dem Bereich von 5% bis zu 65%, vorzugsweise 5% bis 55%, bezogen auf das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Pigments.
  • Um einen Batch 1.000 g des Kaolin-PCC Hybridpigmentes mit 20% Kalziumkarbonat, welches als Beschichtung ausgefällt ist, werden normalerweise 800 trockene Gramm Kaolin mit 20% Feststoffen in einen Reaktionsbehälter eingeführt. In einem anderen Behälter werden 112 g Kalziumoxid mit 638 ml Wasser vermischt. Das Kalziumoxid wird langsam während des Vermischens zugegeben, da CaO exotherm mit dem Wasser reagiert, um Ca(OH)2 gemäß der folgenden gut bekannten Reaktion reagiert. CaCO3 ⇒ CaO + CO2
  • Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich, die Temperatur der Reaktion zu steuern und chemikalische Zusatzstoffe zuzugeben, um die Kristallstruktur des PCC's zu steuern, welches auf der Kaolinoberfläche gebildet wird.
  • Der Ausdruck „SPARK”, wie hier benutzt, betrifft die Technologie dieser Erfindung und ist ein Acronym für Surface Precipitation and ARchitecture of Kaolin (Oberflächenausfällung und Bauweise von Kaolin). Das zentrale Konzept dieser Technologie ist ein Kaolin-Kalziumkarbonat-Copigment, welches durch das in situ Ausfällen von Kalziumkarbonat auf der Kaolinoberfläche erhalten wird. Das Ausmaß der Ausfällung kann so sein, dass zwischen einer teilweisen Bedeckung in Stücken bis zur vollständigen Umhüllung von Kalziumkarbonat auf Kaolin schwankt, abhängig von der gewünschten Teilchengrößenverteilung und der optischen Eigenschaften.
  • Die Pigmente können in verschiedenen Systemen hergestellt werden, zum Beispiel einer Flotationszelle mit Rühren und ein Gasdurchblassystem für CO2 Gas. Das Kaolinsubstrat wird abhängig von der erhaltenen Helligkeit des Copigments und der Teilchengrößenverteilung ausgewählt. Die SPARK Technologie führt in einigen Fällen zu einer Vergröberung der Teilchengröße des eingesetzten Kaolins und einer Verbesserung der Helligkeit des Pigments. Um das Verfahren zu beschreiben, wurde NUCLAY®, ein delaminiertes Kaolin, als ein Modellsubstrat ausgewählt, um eine prismatische Kalziumkarbonatkristallstruktur zu beschichten.
  • BEISPIEL 1
  • Eine Aufschlämmung aus NUCLAY® delaminierten Kaolin wurde mittels des Sprühtrocknereinsatzmaterials in einer kommerziellen Anlage hergestellt und wurde auf 20% Feststoffe verdünnt. Kalziumhydroxidaufschlämmung wurde mit 20% Feststoffen aus der trockenen Form hergestellt. Typischerweise werden für eine 20%ige Kalziumkarbonatbeschichtung ungefähr 800 trockene Gramm NUCLAY® mit 20% Festkörpern in einen Reaktionsbehälter mit geeigneter Temperatursteuerung eingeführt. Ungefähr 150 g Ca(OH)2 wurden zu 600 ml Wasser zugegeben. Normalerweise ist CaO aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt, wobei 112 g mit 638 ml Wasser vermischt werden. Anfänglich wird das Wasser langsam zugegeben und CaO reagiert exotherm mit Wasser, um Ca(OH)2 gemäß der folgenden gut bekannten Reaktion zu bilden. CaCO + H2O ⇒ Ca(OH)2
  • Dieses Verfahren nennt sich „Kalklöschen” und eine geeignete Steuerung der Temperatur und der Kalklöschdauer beeinflusst die Kristallstruktur, Form und Größe des auf dem Kaolin gebildeten Kalziumkarbonats. U.S. Patent 5,558,850 und die darin genannten Quellen erläutern einige der herkömmlich ausgeübten Verfahren um unterschiedliche Formen von PCC Kristallen zu wachsen.
  • Nach dem Herstellen des Ca(OH)2 und der Kaolinaufschlämmung, wurde die Ca(OH)2 Aufschlämmung langsam unter konstantem Rühren zu der NUCLAY® Aufschlämmung zugegeben. Der pH-Wert der Aufschlämmung erhöhte sich auf ungefähr 11 und die Aufschlämmung wurde zunehmend viskos. Der Grund warum sich die Viskosität der Aufschlämmung erhöhte, liegt an der Koagulierung von Kaolin durch Ca++ und Ca(OH)+ Ionen. Dieser Schritt stellt sicher, dass die Kalziumionen tatsächlich auf der Kaolinoberfläche adsorbiert werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Zugabe der Ca(OH)2 Aufschlämmung beendet und CO2 Gas wurde durch die NUCLAY® Aufschlämmung geleitet, um Ca(OH)2 in CaCO3 umzuwandeln. Ca(OH)2 + CO2 ⇒ CaCO3
  • Dieser Schritt wird „Karbonisierungs” Schritt genannt. Die Steuerung der Temperatur ist ein kritischer Faktor, um die gewünschte Kristallstruktur, Größe und Form des Kalziumkarbonats auf dem Kaolin zu erzielen. Die Zugabe der Chemikalien ist auch für die Steuerung der Kristallstruktur wichtig. Bei der kontinuierlichen Durchleitung von Kohlenstoffdioxid tritt die Kalziumkarbonatbildung auf der Kaolinoberfläche auf und gleichzeitig verringert sich der pH-Wert auf ungefähr 6,5–7. Zu diesem Zeitpunkt wurde der nächste Anteil Kalziumhydroxid zugegeben und die Kaolinaufschlämmung wurde erneut einem pH-Wert Schock und einer Karbonisierung unterworfen.
  • Nach der Zugabe der gewünschten Menge an Kalziumhydroxid zur Erzielung der PCC Bedeckung für die gewünschte Verbesserung der Helligkeit und der Teilchengrößenverteilung des Hybridproduktes wurde die Karbonisierungsreaktion beendet. Das Produkt wurde anschließend filtriert, mit reichlichen Mengen an Wasser gewaschen und in einem Ofen bei 80–100°C getrocknet. Alternativ kann die Aufschlämmung sprühgetrocknet werden, um ein getrocknetes Hybridpigment zu erhalten.
  • Bei einer vorausgehenden Arbeit mit NUCLAY® Kaolin wurden drei unterschiedliche Level der Beschichtungen zwischen 20, 25 bis 30 Gew.-% (trockene Gew.-%-Basis) erzielt.
  • Das Erzeugnis wurde mittels XRD analysiert und deutliche Peaks, welche der prismatischen Form von Kalzit entsprachen, wurden identifiziert. Die Teilchengrößenverteilung (PSD) und die Oberflächenwerte gaben den erwarteten Trend an. Die Helligkeitswerte erhöhten sich jedoch nicht beträchtlich von denen von NUCLAY®. In Tabelle 1 sind die Helligkeit, PSD und die Oberflächenwerte (BET) unterschiedlicher SPARK Erzeugnisse dargestellt. Tabelle 1: PCC beschichtetes NUCLAY®
    Probe GEB Masse kleiner als % Oberfläche m2/gm
    –2 Mikron –1 Mikron –0,5 Mikron –0,2 Mikron
    NUCLAY® Kontrolle 87,6 80 65 44 17 13,91
    NUCLAY® mit 20% PCC Beschichtung 87,7 61 45 27 8 12,24
    NUCLAY® mit 25% PCC Beschichtung 87,8 61 38 19 4 11,38
    NUCLAY® mit 30% PCC Beschichtung 87,9 63 36 16 4 10,2
  • Nach dem Arbeiten mit NUCLAY®, delaminierten Kaolin, fand man heraus, dass obwohl der pH-Wert und die Temperaturzyklen oder Schocks während des Ausfällungsverfahrens eine Auflösung oder ein Auslaugen der Aluminium- und Siliziumdioxodionen aus dem Kaolin bewirken, die gewünschte Kalziumkarbonatkristallstruktur nicht negativ beeinflusst wird. Es war jedoch schwierig, eine Argonitkristallstruktur zu erzielen, wenn eine begrenzte Anzahl von Testläufen durchgeführt wurde.
  • BEISPIEL 2
  • Untersuchungen wurden unter Verwendung von MIRAGLOSS® 91 Pigment durchgeführt. Dies ist ein kommerzieller gereinigter wasserhaltiger Kaolin mit ultrafeiner Güte, welcher vor dem Verarbeiten durch das SPARK-Verfahren ungefähr 100% feiner als 1 μm ist und in sprühgetrockneter Form oder der Form einer Aufschlämmung mit Polyakrylat mit niedrigem Molekulargewicht (Kolloid 211) als Dispersionsmittel mit einem pH-Wert 6–7 geliefert wird. Die mittlere Teilchengröße liegt grob bei 0,22 μm. Es wird aufgrund der ulfrafeinen Teilchengrößen nicht als ein lichtundurchlässiges Pigment in dem herkömmlichen Sinn betrachtet. Daher war es eines der Gegenstände dieser Untersuchung zu bestimmen, ob das MIRAGLOSS® 91 in ein undurchsichtiges Pigment mit Eigenschaften, welche denen von ANSILEX® 93 kalzinierten Kaolinpigment vergleichbar sind, umgewandelt werden kann.
  • Bei den Untersuchungen, bei denen MIRAGLOSS® 91 Pigment verwendet wurde, wurden 300 trockene Gramm des Pigments zu 15% Festkörper aufgeschlämmt. Des Weiteren wurde die Ca(OH)2 Aufschlämmung (Schlamm) mit 15% Festkörpern hergestellt, indem 148 trockene Gramm in 838,6 g Wasser gemischt wurden. Die Kaolinaufschlämmung wurde in den Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem Einblasrohr versehen war und Schlamm wurde langsam zugegeben bis der pH-Wert der Kaolinschlammaufschlämmung ungefähr den pH-Wert 11 erzielte. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Karbonisierungsreaktion durchgeführt, bis sich der pH-Wert auf 6,5–7 verringerte. Erneut wurde Ca(OH)2 zugegeben, gefolgt von der Karbonisierungsreaktion und diese Schritte wurden wiederholt, bis die gewünschte Bedeckungsmenge des Kalziumkarbonats auf der Kaolinoberfläche ausgefällt wurde. Die resultierende Hybridpigmentaufschlämmung wurde auf den pH-Wert 7–8 gehalten, filtriert und der Filterkuchen wurde in einem Ofen getrocknet. Alternativ kann die Aufschlämmung des Hybriderzeugnisses sprühgetrocknet werden.
  • Tabelle 2 vergleicht die Teilchengrößenverteilung einer Probe, welche 40% (in Bezug auf das Gewicht) Kalziumkarbonatbeschichtung auf MIRAGLOSS® 91 enthielt, mit einer 50/50 Mischung aus MIRAGLOSS® 91 und PCC. Der PCC Bestandteil in der Mischung wurde unter ähnlichen Bedingungen hergestellt, wie die bei der Herstellung des zusammengesetzten Pigments verwendeten, jedoch ohne Verwendung des Kaolinbestandteils während des Karbonisierschrittes. Tabelle 2: Entschlammende Wirkung
    Pigment Teilchengrößenverteilung (% feine Masse)
    –2,0 μm –1,0 μm –0,5 μm –0,2 μm
    MIRAGLOSS® 91 98,8 97,9 89,4 43,7
    40/60 Mischung aus PCC und Kaolin 76,8 57,1 40,3 20,6
    Hybridpigment mit 40% Beschichtung 70,5 51,3 18,2 4,9
  • Die Probe, welche durch das vorgenannte Verfahren hergestellt wurde, ist MIRAGLOSS® 91 beschichtet mit 40% Kalziumkarbonat, und 50,3% der Teilchen lagen in dem Teilchengrößenintervall zwischen 2 und 0,7 μm und ANSILEX® 93 besaß ungefähr 49%. Die GE Helligkeit war bei 92,2 identisch. Die Oberfläche von MIRAGLOSS® 91 verringerte sich von 90,5 auf 10 qm/g, was mit der des kalzinierten Tons vergleichbar ist. Dies legt nahe, dass es möglich ist, ein wasserhaltiges und weniger verschleißendes Hybridpigment herzustellen, das das kalzinierte Kaolin bei der Beschichtung von Papier und beim Füllen von Papier ersetzen kann. Des Weiteren ist es möglich, Oxide mit hohem Brechungsindex, wie Titandioxid und Zirkondioxid, mit dem Kaolinsubstrat zu verbinden, um zusammengesetzte Hybridpigmente zu erzeugen unter Verwendung der SPARK Technologie.
  • BEISPIEL 3
  • Nachfolgend zu den Untersuchungen unter Verwendung von NUCLAY® und MIRAGLOSS® 91, wasserhaltige Kaolinpigmentsubstrate, wurden weitere Untersuchungen unter Verwendung von ANSILEX® 93 durchgeführt. ANSILEX 93 ist ein kalzinierter Kaolin und kalziniertes Kaolin weist eine relativ reinere Oberfläche im Vergleich mit wasserhaltigen Kaolin auf. Der Zweck war es zu untersuchen, ob eine reine Oberfläche als ein Substrat bei der Erzielung der gewünschten Kristallstruktur von PCC einen Vorteil besitzt. Es gab keinen deutlichen Vorteil neben der Tatsache, dass die Ausfällungsreaktion auf die gleiche Art und Weise wie beim wasserhaltigen Kaolin fortschritt.
  • In der Beschreibung und den Ansprüchen wurden alle Teilchengrößen, die nicht unter Verwendung von SEM gemessen wurden, durch ein herkömmliches Sedimentationsverfahren erhalten, unter Verwendung des SEDIGRAPH® 5100 Gerätes. Herkömmliche Untersuchungen, die von der Papierindustrie eingesetzt werden, wurden bei der Überprüfung der Erzeugnisse eingesetzt.
  • Während diese Erfindung unter Berücksichtigung bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte deutlich sein, dass Variationen der Prinzipien der Erfindung innerhalb des Umfangs der Erfindung durchgeführt werden können. Zum Beispiel kann die Technologie ausgeübt werden, um Titandioxid, Talk, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, verschiedene Oxide und Silikatmineralien und deren Mischungen zu beschichten, mit unterschiedlich ausgefällten Karbonaten, wie Magnesium, Mischungen aus Kalzium und Magnesium, Barium, seltene Erde, Übergangsmetallkarbonate etc.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Pigments (composite Pigment) umfassend Teilchen eines Oxid- oder Silikatminerals als ein Substrat und eine Vielzahl von positiv geladenen Kristallen aus mehrwertigem Metallkarbonat, welche auf der Oberfläche dieser Teilchen ausgefällt und chemisch mit der Oberfläche verbunden sind, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Zugeben einer Quelle des Metallcarbonats in der Anwesenheit von Wasser zu den Teilchen in einer solchen Weise, dass die Quelle des Metallcarbonats auf der Oberfläche der Teilchen adsorbiert wird, und danach Ausfällen des Metallcarbonats durch Einstellen des pH-Werts und ein- oder mehrmaliges Wiederholen der Abfolge von Adsorption und Ausfällung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mehrwertige Metall wenigstens ein Erdalkali ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mehrwertige Metall aus Kalzium besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mineral ein Ton ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Mineral wasserhaltiger oder kalzinierter Kaolinton ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Mineral eine mittlere Teilchengröße in dem Bereich von 0,3 bis 2,0 μm aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die positiv geladenen Kristalle als eine nichtkontinuierliche Ablagerung vorhanden sind, welche von der Oberfläche des Substrats herausragt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die positiv geladenen Kristalle als eine kontinuierliche Schicht vorhanden sind, welche von der Oberfläche des Substrats herausragt.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die positiv geladenen Kristalle in einer Menge innerhalb des Bereichs von 1 bis 65% bezogen auf das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Pigments vorhanden sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die positiv geladenen Kristalle in einer Menge innerhalb des Bereichs von 5 bis 55% bezogen auf das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Pigments vorhanden sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zusammengesetzte Pigment flache Teilchen mit einer mittleren Größe in dem Bereich von 0,3 bis 2,0 μm aus wasserhaltigem Kaolinton und ausgefällt an der Oberfläche dieser und chemisch damit verbunden zwischen 5 bis 55% bezogen auf das Gesamtgewicht des zusammengesetzten Pigments an kristallinem Kalziumkarbonat, Magnesiumkarbonat oder einer Mischung aus Kalzium- und Magnesiumkarbonat umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die GE-Helligkeit (GE brightness) des zusammengesetzten Pigments wenigstens 85% beträgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die GE-Helligkeit des zusammengesetzten Pigments wenigstens 90% beträgt.
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