FI112797B - Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape - Google Patents

Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape Download PDF

Info

Publication number
FI112797B
FI112797B FI20001250A FI20001250A FI112797B FI 112797 B FI112797 B FI 112797B FI 20001250 A FI20001250 A FI 20001250A FI 20001250 A FI20001250 A FI 20001250A FI 112797 B FI112797 B FI 112797B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
binder
particles
granule
pigment particles
granules
Prior art date
Application number
FI20001250A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20001250A (en
Inventor
Lars Groenroos
Original Assignee
Timson Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FI20001250A priority Critical patent/FI112797B/en
Application filed by Timson Oy filed Critical Timson Oy
Priority to AU2001256382A priority patent/AU2001256382B2/en
Priority to CNB01811377XA priority patent/CN1307342C/en
Priority to EA200201105A priority patent/EA004451B1/en
Priority to PCT/FI2001/000381 priority patent/WO2001079606A1/en
Priority to DE2001617780 priority patent/DE60117780T2/en
Priority to US10/257,761 priority patent/US6884508B2/en
Priority to BRPI0110163A priority patent/BRPI0110163B1/en
Priority to EP01929676A priority patent/EP1276932B1/en
Priority to AT01929676T priority patent/ATE319879T1/en
Priority to CA 2405572 priority patent/CA2405572A1/en
Priority to JP2001576986A priority patent/JP5535419B2/en
Priority to AU5638201A priority patent/AU5638201A/en
Priority to KR1020027013901A priority patent/KR20030007524A/en
Publication of FI20001250A publication Critical patent/FI20001250A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI112797B publication Critical patent/FI112797B/en
Priority to US11/063,510 priority patent/US7341780B2/en

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

A coating element consists of pigment-binder structure or particle granule. The particle granule has rotationally symmetrical shape and comprises inner and crust parts. The inner part has lesser density than the crust part. The particle granule comprises pigment particles, binder, and optionally additives. The surface layer of the granule has layer(s) of pigment particles. Independent claims are also included for (A) a method of preparing the coating element by forming an aqueous slurry containing pigment particles, binder and optionally additives, and drying the slurry in specified conditions where the pigment particles are bound to one another through a binding agent and form rotationally symmetrical particle granules; (B) a coated fibrous web containing a web from lignocellulose-based raw material and a coating layer on one surface of the web; and (C) a method of coating a fibrous web by spreading particle granules on surface(s) of the web, and subjecting the coated web to mechanical treatment to flatten the granules.

Description

, 112797, 112797

Levymäisistä partikkeleista valmistettu granuuliGranule made of plate-like particles

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista granuulia. 5 Tällainen granuuli käsittää levymäisistä mineraalisista partikkeleista ja sideaineista aikaansaadun granuulirakenteen. Granuulirakennetta voidaan käyttää esim. pape-rirainan päällystämiseen tai kuiturainan kuitujen välisten tilojen täyttämiseen (filleri-käyttö). Granuulia voidaan myös käyttää huokoisena aineosana muissa matriiseP-10 sa, kuten kestopolymeereissa, elastomeereissa tai hartseissa. Sitä voidaan myös käyttää erilaisten pinnoitteiden välikerroksissa antamassa erityisominaisuuksia.The present invention relates to a granule according to the preamble of claim 1. Such a granule comprises a granular structure obtained from sheet-like mineral particles and binders. The granule structure can be used, for example, to cover a paper web or to fill spaces between fibers of a fibrous web (filler application). The granule can also be used as a porous ingredient in other matrices P-10, such as permanent polymers, elastomers or resins. It can also be used in intermediate coatings of various coatings to give special properties.

Erilaisten täyteaineiden käytöllä on useita eri tavoitteita. Täyteaine voi antaa matriisille erikoisominaisuuksia kuten lujuutta, tai se voi tehdä rakenteesta taloudelli-15 semman, koska fillerin hinta on yleensä halvempi kuin sitä ympäröivän matriisiai-neen. Haittana mineraalisten fillerien käytölle on niiden käytöstä aiheutuva painon-lisäys. Tämän haitan minimoimiseksi voidaan käyttää tiheydeltään alhaisia täyteaineita, mutta tällöin ei aina päästä muiden ominaisuuksien kannalta parhaaseen ratkaisuun. Markkinoilta löytyy erilaisia kemiallisesti tai termisesti strukturoituja 20 pigmenttejä, joiden rakenneosasina on käytetty massiivipartikkeleita, jotka on liitet-’: ty toisiinsa joko kemiallisesti epäorgaanisen tai orgaanisen sideaineen avulla tai : termisesti esim. kapinoimalla. Kaupalliset ns. kapinoidut kaoliinit ovat muodostu- : neet levymäisistä partikkeleista, jotka on termisesti kiinnitetty agglomeraateiksi.The use of different fillers has many different purposes. The filler may give the matrix special properties such as strength, or it may make the structure economical, since the cost of a filler is generally cheaper than the surrounding matrix material. The disadvantage of using mineral fillers is the weight gain resulting from their use. Low density fillers can be used to minimize this disadvantage, but the best solution for other properties may not always be achieved. Various chemically or thermally structured pigments are available on the market which consist of solid particles which are bonded to one another either chemically by an inorganic or organic binder or: thermally, e.g., by rebellion. Commercial so-called the rebated kaolins are formed of lamellar particles which are thermally bonded to agglomerates.

Partikkelit muodostavat epäjärjestyneitä rakenteita, jotka tekevät niiden käytön . ; 25 vesilietteissä hankaliksi (huono reologia, hyvin dilatanttisia korkeammilla kuiva- ainepitoisuuksilla).The particles form disorganized structures that make them usable. ; 25 in water slurries (poor rheology, very dilatant at higher solids).

Käytettäessä luonnosta saatavia mineraaleja, niillä on esiintymälle luonteenomainen partikkelien kokojakautuma. Tätä jakautumaa voidaan mekaanisella proses-" 30 soinnilla säädellä niin, että voidaan vaikuttaa mm. partikkelien vesiliuoksen Teolo giaan, tai lopullisen tuotteen pakkausasteeseen. Jyrkän jakautuman aikaansaaminen on pääsääntöisesti vaikeampaa kuin loivan jakautuman ja se asettaa proses-sointitekniikalle suuremmat vaatimukset.When used, naturally occurring minerals have a characteristic particle size distribution. This distribution can be controlled by mechanical processing to influence, for example, the theology of the aqueous solution of the particles, or the degree of compression of the final product. Generally, a steep distribution is more difficult than a gentle distribution and imposes greater demands on the process technology.

2 112797 Käytettäessä täyteainetta kuiturainassa, sen sitoutumista edistetään käyttämällä sopivaa polymeeriä, joka aikaansaa sidoksia partikkelin pintojen ja kuitumatriisin välille. Polymeerimatriisissa täyteaine voi olla pintakäsitelty sopivalla aineella, jotta partikkelien ja polymeerimatriisin tarttuminen toisiinsa olisi optimaalinen.2 112797 When used as a filler in a fibrous web, its binding is promoted by the use of a suitable polymer that provides bonding between the particle surfaces and the fiber matrix. In the polymer matrix, the filler may be surface-treated with a suitable agent to optimally adhere the particles to the polymer matrix.

55

Tunnettuihin ratkaisuihin liittyy huomattavia epäkohtia. Niinpä käytettäessä massii-vipartikkeleita fillerinä tai kuiturainan päällystepigmenttinä täytetyn tai päällystetyn tuotteen paino kasvaa, koska massiivipartikkeleilla on suuri tiheys. Tällä seikalla voi olla haitallista vaikutusta tuotteen käyttöön tai taloudellisuuteen. Mikäli samat 10 ominaisuudet voitaisiin aikaansaada tiheydeltään alhaisemmalla pigmentillä, siitä olisi suurta taloudellista etua.There are significant drawbacks to known solutions. Thus, when bulky particle particles are used as a filler or fiber pigment coating pigment, the weight of the filled or coated product is increased because of the high density of the bulk particles. This may have a detrimental effect on product use or economy. If the same properties could be achieved with a lower density pigment, it would be of great economic advantage.

Levymäisten partikkelien reologia asettaa tiettyjä rajoituksia partikkelien käytölle. Partikkelien muotovakion (aspect ratio) kasvaessa vesilietteen maksimaalinen kui-15 va-ainepitoisuus jää alhaisemmalle tasolle. Tällaisilla lietteillä on dilatanttisia ominaisuuksia, mikä on päällystystapahtuman kannalta haitallista.The rheology of plate-like particles imposes certain restrictions on the use of particles. As the aspect ratio of the particles increases, the maximum solids content of the water slurry is lower. Such slurries have dilatant properties which is detrimental to the coating event.

Päällystekerroksen huokoisuudella on olennainen vaikutus kerroksen optisiin ominaisuuksiin. Partikkelien ja matriisin väleihin jäävät ilmahuokoset käyttäytyvät •, 20 opaakkisesti, jolloin valon läpäisy vähenee. Tämä on etenkin paperirainoilla tavoi- I · teltava ominaisuus. Päällysteen optisten ja painatusominaisuuksien kannalta olisi edullista, jos partikkelijakautuman hienoin osa jäisi päällysteen pintakerrokseen ja : muodostaisi tasaisen, hienojakoisen painatusalustan. Karkeampi osuus puoles taan toisi päällystekerrokselle bulkkisuutta. Käytännössä tällaista jakaantumista ei : 25 juurikaan tapahdu ilman erikoisjärjestelyjä, mistä syystä kyseinen optimaalinen päällysterakenne aikaansaadaan nykyisin päällystämällä raina kahteen kertaan, ensin karkeammalla pigmentillä, ja lopuksi hienommalla pigmentillä. Tämä lisää kustannuksia sekä investointien että käyttökustannusten osalta.The porosity of the coating layer has a significant effect on the optical properties of the layer. Air pores trapped between the particles and the matrix behave in an opaque manner, thus reducing the transmission of light. This is particularly the case with paper webs. From the viewpoint of the optical and printing properties of the coating, it would be advantageous if the finest part of the particle distribution remained in the coating surface layer and: formed a smooth, finely divided printing substrate. A coarser portion, on the other hand, would bring bulk to the coating layer. In practice, there is no such distribution: without much arrangement, this optimum coating structure is now achieved by coating the web twice, first with a coarser pigment and finally with a finer pigment. This increases costs both in terms of investment and operating costs.

30 Kun levymäisiä partikkeleita käytetään kuiturainan pinnoitteessa, ja päällystysme-netelmänä käytetään yleisesti käytössä olevia teräpäällystysmenetelmiä, on havaittu, että levymäiset partikkelit orientoituvat terän alla pääsääntöisesti rainan suuntaisiksi. Tällöin niiden väleihin ei muodostu olennaisesti merkittävää määrää ilmahuokosia. Päällysterakenteen huokoisuuden lisäämiseksi käytetäänkin pääl- 3 112797 lystysseoksissa yleensä toista, muodoltaan vähemmän levymäistä pigmenttiä antamaan rakenteelle lisää huokoisuutta.When the plate-like particles are used in the coating of the fibrous web, and the commonly used blade coating methods are used as the coating method, it has been found that the plate-like particles under the blade are oriented mainly in the direction of the web. In this case, no significant amount of air pores are formed between them. Indeed, in order to increase the porosity of the coating structure, a second pigment of less sheet shape is generally used in the coating compositions to give the structure more porosity.

Kuiturainan päällystystapahtuman yhteydessä tapahtuu kuitujen turpoamista pääl-5 lysteessä olevan veden vaikutuksesta sekä päällysterakenteen kutistumisesta aiheutuvaa pinnan karhentumista, jonka vaikutuksesta päällystettyjä kuivattu pinta edellyttää pääsääntöisesti aina tasoittavan käsittelyn (kalanteroinnin) lopullisen painopinnan aikaansaamiseksi.In connection with the fiber web coating process, the swelling of the fibers occurs due to the presence of water in the coating and the surface roughening due to shrinkage of the coating structure, whereby the coated dried surface generally always requires a smoothing treatment (calendering).

10 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuihin ratkaisuihin liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen granuuli, joka soveltuu esim. kuitumaisten rainojen täyttämiseen ja päällystämiseen.The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the known solutions and to provide a completely new kind of granule suitable for e.g. filling and coating of fibrous webs.

Rakennusmateriaalien väripigmenteiksi soveltuvia granuuleja on kuvattu DE-15 hakemusjulkaisussa 196 32 928. Granuulit koostuvat etenkin pallomaisista partikkeleista, kuten titaanidioksidista. Julkaisussa ei ole mitään mainintaa pigmenttien partikkelikokojakaumasta tai granuulien sisäisestä rakenteesta.Granules suitable as color pigments for building materials are described in DE-15 application 196 32 928. Granules consist primarily of spherical particles such as titanium dioxide. There is no mention in the publication of the particle size distribution of the pigments or the internal structure of the granules.

Aikaisemmassa Fl-patenttihakemuksessamme 20000929, joka edustaa PL 2 § 2 ·. 20 mom:n tarkoittamaa vanhempaa oikeutta, on kuvattu pigmenttipartikkeleista koos- :·. tuva granuuli, mutta kyseisessä hakemuksessa ei myöskään ole mainintaa pig- menttipartikkelien partikkelikokojakaumasta.In our previous Fl patent application 20000929 representing PL 2 § 2 ·. 20 mom, referred to as pigment particles with: ·. granule, but the application does not mention the particle size distribution of the pigment particles.

»»

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että kun kidemuodoltaan levymäisen pig-; 25 mentin, kuten esimerkiksi kaoliinin, kantoaineliuokseen lisätään sopivaa side ainetta sekä mahdollisesti muita apuaineita, ja kyseinen seos johdetaan prosessiin, jossa siitä muodostetaan kaasuvirran mukana kulkevia pisaroita, jolloin pisaroiden sisältämä liuotinfaasi haihtuu, niin prosessissa syntyy partikkelien ja sideaineen muodostamia granuuleita. Tällaiset olosuhteet aikaansaadaan esimerkiksi 30 spray-kuivauksen yhteydessä. Kantoaineen valinta on sovellutuskohtainen, yleisimmin tulee kysymykseen vesi.The invention is based on the finding that when the crystalline form of the plate-like pig-; A suitable binder and possibly other excipients are added to the carrier solution of the menthol, such as kaolin, and the mixture is led to a process for forming droplets in the gas stream, whereupon the solvent phase of the droplets evaporates to form granules of particles and binder. Such conditions are obtained, for example, in connection with spray drying. The choice of carrier is application specific, the most common being water.

Pisaroissa olevan nesteen haihtuessa voidaan havaita, että pinnassa olevat levymäiset partikkelit asettuvat pisaran pinnan suuntaisiksi minimoiden tällä tavoin pin- 4 112797 taenergian. Ilmiön aikaansaa veden meniskuksen partikkeleihin aiheuttama voima. Saman voiman vaikutuksesta myös granuulin pinta tasoittuu mahdollisimman pyö-rähdyssymmetriseksi, esim. pallomaiseksi. On havaittu, että hienojakoiset partikkelit hakeutuvat pisaran pintaan muodostaen sen pintakerroksen. Toisaalta veden 5 haihtumisesta aiheutuva liike tuo pisaran pintakerrokseen myös sideainetta. Kuivuttuaan pisarasta on muodostunut partikkelien ja sideaineen muodostama gra-nuuli, jonka ominaispiirteenä on granuulin pinnassa oleva, levymäisten partikkelien muodostama kerros, jossa partikkelien tasopinnat ovat suuntautuneet pallopinnan suuntaisiksi. Kerros on rikastunut sideaineen suhteen. Granuulissa on edelleen 10 huokoinen, epäjärjestyksessä olevista levymäisistä partikkeleista muodostunut keskiosa, joka puolestaan on köyhtynyt sideaineen suhteen.As the liquid in the droplets evaporates, it can be observed that the plate-like particles on the surface are aligned with the droplet surface, thereby minimizing surface energy. The phenomenon is caused by the force exerted by the water on the particles of the meniscus. Under the same force, the surface of the granule is evenly balanced as much as rotationally symmetrical, e.g. It has been found that the fine particles adhere to the surface of the droplet to form its surface layer. On the other hand, the movement caused by the evaporation of the water 5 also introduces a binder into the surface of the droplet. After drying, the droplet has formed a particle and binder granule, characterized by a layer of lamellar particles on the surface of the granule, in which the planar surfaces of the particles are oriented parallel to the spherical surface. The layer is enriched with binder. The granule still has a 10 porous center formed of disordered lamellar particles which in turn are impoverished with respect to the binder.

Levymäisten partikkelien kokojakautumassa vähintään 60 % < 5 pm, enintään 95 % < 1 pm.Not less than 60% <5 µm, not more than 95% <1 µm in size distribution of lamellar particles.

15 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the solution according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä, kun granuulin valmistuksessa . . 20 käytetään partikkelina esimerkiksi kaoliinia, jonka tiheys on 2,7 g/cm3, ja sideai- :' neena lateksia, jonka kiintoaineen tiheys on 1,0 g/cm3, on keksinnön mukaisen granuulin tiheys tyypillisesti siitä vain n. 60 % eli 1,6 g/cm3. Näin ollen on saavu-: tettu edullinen kokojakautuma sekä hallittu pakkautuminen. Granuulin optisten ' . ominaisuuksien määrittely on mahdollista tehdä jo valmistusvaiheessa.The invention provides significant advantages. So when making granules. . For example, kaolin with a density of 2.7 g / cm 3 is used as a particle and latex with a solid density of 1.0 g / cm 3 as a binder is typically only about 60%, i.e. 1, of the granule of the invention. 6 g / cm 3. Thus, a favorable size distribution and controlled compression have been achieved. Granular Opticians'. it is possible to determine the properties already at the manufacturing stage.

: 25: 25

Koska granuulin tiheys on olennaisesti alhaisempi kuin sen rakenneosina olevilla massiivipartikkeleilla, on nyt yllättäen huomattu, että kyseistä granuulia voidaan edullisesti käyttää alhaisen tiheyden omaavana täyteaineena tai kuiturainan pääl-, lysteenä. Päällysteenä granuulin sideaine tulee valita siten, että plastinen muo- 30 donmuutos on mahdollinen kalanteroinnin yhteydessä painetta ja/tai lämpötilaa apuna käyttäen.As the granule density is substantially lower than that of the bulk particles of its constituent parts, it has now surprisingly been found that such granule can advantageously be used as a low density filler or as a fiber web lining. As the coating, the granule binder should be selected such that plastic deformation is possible during calendering with the aid of pressure and / or temperature.

Keksinnön mukaisen granuulin avulla voidaan aikaansaada pinnoite, jossa granuulin pintakerros muodostaa lopullisen päällysteen pintakerroksen. Levymäiset 5 112797 partikkelit ovat valmiiksi pinnan suuntaisina ja kevyen tasoittavan kalanteroinnin avulla voidaan aikaansaada tasainen painatusalusta.The granule according to the invention can be provided with a coating in which the surface layer of the granule forms the final coating surface layer. The plate-like 5,117,997 particles are already parallel to the surface, and with a slight smoothing calendering, a smooth printing base can be achieved.

Pallonmuotoisten granuulien reologia vesiseoksessa on erittäin hyvä, jolloin pääl-5 lysteseoksen volyymikonsentraatio voi olla korkea.The rheology of the spherical granules in the aqueous mixture is very good, whereby the volume concentration of the top-5 mixture may be high.

Granuulin rakenneaineina voidaan käyttää myös karkeita partikkeleita, joiden ominaisuudet sellaisenaan eivät soveltuisi painopinnan pintakerroksen valmistamiseen, mutta koska ne ovat hienojakoisten partikkelien ympäröiminä granuulien 10 sisäosissa, niiden käyttö tuo taloudellista etua. Toisaalta hyvin hienojakoinen, eli alle 0,3 pm osuus partikkeleista voi konventionaalisissa päällystyssovellutuksissa aiheuttaa haittoja, mm täyttämällä partikkelien väliset tilat ja vähentäen täten päällysteen huokoisuutta. Kyseiset hienojakoiset partikkelit voidaan sitoa granuulin pintakerrokseksi, jolloin niiden osittainen käyttö on mahdollista ilman kyseisiä hait-15 toja. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että granuuleja käytettäessä partikkelien ko-kojakautumalla ei ole niin suurta merkitystä kuin jos pigmenttiä käytettäisiin osana konventionaalista päällystysprosessia.Coarse particles can also be used as granule building materials, which properties as such would not be suitable for producing a surface layer of the printing surface, but because they are surrounded by finely divided particles in the interior of the granules 10, their use provides an economic advantage. On the other hand, a very fine particle size of less than 0.3 µm can cause disadvantages in conventional coating applications, inter alia by filling the spaces between the particles and thereby reducing the porosity of the coating. These finely divided particles can be bonded to the surface layer of the granule, whereby their partial use is possible without these disadvantages. Generally speaking, when granules are used, particle size distribution is not as important as if the pigment were used as part of a conventional coating process.

Osa siitä vesifaasista, joka konventionaalisesti haihdutettaisiin päällystyskoneen ' : 20 kuivatusosalla, haihdutetaankin jo granuulin valmistusprosessin yhteydessä, jolloin : ! : investoinniltaan raskaammat paperiteollisuuden laitteet voivat lisätä kapasiteetti- ; ’ ·.: aan ja kokonaisuudessa saavutetaan huomattavaa taloudellista etua.Some of the aqueous phase that would conventionally be evaporated by the drying section of the coating machine: 20 is already evaporated during the granule making process, in which:! : heavier investments in paper industry equipment can increase capacity; '· And, as a whole, there is considerable economic advantage.

: : Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen se- :25 lityksen avulla oheisiin piirustuksiin viitaten.: The invention will now be explored in greater detail by means of a detailed description with reference to the accompanying drawings.

‘: Kuviossa 1 on kaaviomainen esitys keksinnön mukaisen granuulin poikkileikkauk- .; sesta, kuviossa 2 on esitetty elektronimikroskooppikuva keksinnön mukaisesta granuulis-··: 30 ta, kuviossa 3 on esitetty elektronimikroskooppikuva granuulin pinnasta, kuviossa 4 on esitetty elektronimikroskooppikuva halkileikatun granuulin rakenteesta ja 6 112797 kuviossa 5 on esitetty elektronimikroskooppikuva substraatin päälle muodostetusta päällystyskerroksesta, joka sisältää keksinnön mukaisia granuuleja.': Figure 1 is a schematic representation of a cross-section of a granule according to the invention; Figure 2 shows an electron microscope image of a granule according to the invention; Figure 3 shows an electron microscope image of a granule surface; granule.

Kuten yllä todettiin, keksinnön mukainen partikkeligranuuli koostuu levymäisistä 5 pigmenttipartikkeleista sekä sideaineesta. Näillä levymäisillä partikkeleilla on ainakin yksi tasomainen pinta, useimmiten tasomaisia pintoja on useita. Keksinnössä käytetään levymäisiä pigmenttejä, kuten alla lähemmin selostetaan. Aikaansaatavan granuulin pintakerros muodostuu kerroksesta, jossa on vähintään yksi kerros pigmenttipartikkeleita, jotka ovat asettuneet ainakin pääasiassa siten, että niiden 10 tasopinta on granuulin pinnan suuntainen ja pigmenttipartikkelien tasopinnat ovat lähes samassa tasossa. Granuulin pinnan "suunnalla” tarkoitetaan pyörähdys-symmetristen granuulien kohdalla pinnan tangentin suuntaa. Pigmenteistä pääosa, eli ainakin 50 %, edullisesti ainakin 70 % ja erityisen edullisesti ainakin 90 %, on sijoittunut granuulin pintaan siten, että niiden pitkän sivun tasomainen pinta on 15 granuulin pinnan suuntainen.As stated above, the particle granule according to the invention consists of sheet-like pigment particles and a binder. These lamellar particles have at least one planar surface, most often planar surfaces. The invention utilizes plate-like pigments as further described below. The surface layer of the resulting granule consists of a layer having at least one layer of pigment particles which are at least substantially positioned with their planar surface parallel to the surface of the granule and the plane surfaces of the pigment particles. Most of the pigments, i.e. at least 50%, preferably at least 70% and particularly preferably at least 90%, are disposed on the surface of the granule such that their long side planar surface is 15 surface of the surface of the granule. way.

Kuviossa 1 on kaaviomainen esitys granuulin rakenteesta. Viitenumero 1 tarkoittaa pinnan suuntaisesti järjestäytyneitä levymäisiä partikkeleita. Viitenumero 2 tarkoittaa huokosellista pintaosaa, jossa on rikastuneena orgaaniset apuaineet ja hieno . . 20 partikkelifraktio. Viitenumero 3 tarkoittaa huokosellista keskiosaa, jossa partikkelit •, ovat satunnaisesti suuntautuneita.Figure 1 is a schematic representation of the granule structure. Reference numeral 1 denotes plate-like particles arranged parallel to the surface. Reference numeral 2 denotes a porous surface portion enriched with organic excipients and fine. . 20 particle fraction. Reference numeral 3 denotes a pore-like central portion in which the particles are randomly oriented.

,,..: Granuulin sisäosassa sideaineen osuus on pienempi kuin sen pintaosassa. Tyypil- . lisesti sisäosassa sideaineen osuus on noin 0,5...3 p-% pigmentin määrästä, edul- ; 25 lisesti noin 1 %. Sideaine onkin konsentroitunut granuulin pintaosaan, jossa sitä on 6-60 p-% pigmentin painosta, edullisesti noin 50 %.,, ..: Inside the granule, the proportion of binder is smaller than its surface area. Typical optionally, the binder comprises from about 0.5% to about 3% by weight of pigment in the interior, preferably; 25 about 1%. Indeed, the binder is concentrated on the surface of the granule, where it is present in an amount of 6 to 60% by weight, preferably about 50% by weight of the pigment.

Granuulit voidaan valmistaa lietteestä, jossa levymäistä partikkeliraaka-ainetta on tyypillisesti alle 50 tilavuusprosenttia, yleisimmin kuitenkin 20..30 tilavuusprosent-30 tia. Raaka-aineen valinta tehdään käyttötarkoituksen mukaan, esimerkiksi kuitu-rainan päällystykseen käytetään vaaleudeltaan korkeita pigmenttejä kuten kaoliinia tai talkkia. Muissa käyttötarkoituksissa voivat tulla kysymykseen muut levymäiset raaka-aineet kuten kiille, grafiitti tai muu vastaava. Lietteessä on mukana käytettyyn kantoaineeseen liukenevaa tai dispersiomuodossa olevaa sideainetta sekä 7 112797 tarvittaessa dispergointiainetta. Useimpiin sovellutuksiin sideaineeksi sopivat yleisesti käytössä olevat lateksit, kuten styreeni-butadieenilateksit tai akryyli- tai vinyy-liasetaattikopolymeerilateksit. Tällaisten lateksien orgaanisen faasin misellien koko on tyypillisesti 0,1..0,2 pm. Lietteen kuiva-aine-ja sideainepitoisuus vaikuttavat 5 syntyvien granuulien rakenteeseen.Granules can be prepared from a slurry having typically less than 50% by volume of sheet-like particulate raw material, but most commonly 20 to 30% by volume. The choice of the raw material is made according to the intended use, for example, high-brightness pigments such as kaolin or talc are used to coat the fiber web. Other applications may include other sheet materials such as mica, graphite or the like. The slurry contains a binder soluble or in dispersible form in the carrier used and a dispersant, if necessary. Commonly used latexes such as styrene-butadiene latexes or acrylic or vinyl acetate copolymer latexes are suitable as binder for most applications. The organic phase micelles of such latexes typically have a size of 0.1.0.2 µm. The solids and binder content of the slurry affect the structure of the granules formed.

Väliaineena on etenkin vesi. Erityissovelluksiin voidaan kuitenkin käyttää orgaanisia liuottimia tai veden ja orgaanisten liuottimien seoksia. Näistä orgaanisista liuottimista voidaan mainita etenkin alkoholit, kuten etanoli ja n-ja i-propanoli.The medium is especially water. However, for specific applications, organic solvents or mixtures of water and organic solvents may be used. Of these organic solvents, mention may be made in particular of alcohols such as ethanol and n- and i-propanol.

1010

Granuulin ja siihen käytetyn levymäisen partikkelin mittasuhteilla on tietty optimi. Partikkelien on voitava asettua granuulin pinnalle, jolloin sopiva partikkelin tason maksimimitta on alle 0,1 kertaa syntyvän granuulin halkaisija.The dimensions of the granule and the plate-like particle used for it have a certain optimum. The particles must be able to settle on the surface of the granule, with a suitable maximum particle level dimension of less than 0.1 times the diameter of the resulting granule.

15 Granuulit voidaan valmistaa spray-kuivaimella, jonka toimintaparametreilla voi daan säätää muodostuvan granuulin kokoa ja rakennetta. Granuulien keskimääräinen koko on yleisesti käytetyillä kuivaimilla aina alle 1 mm, yleisemmin 2...500 pm. Päällystesovellutuksiin soveltuva granuuli on kooltaan 10 ...50 pm, jolloin sen rakenneosasina voidaan käyttää sekä yleisesti käytössä olevia päällystyskaoliine-20 ja, joiden partikkelikokojakautuma on 98 % < 2 pm, tai myös tätä karkeampaa tuo-; :'; tetta tai vaihtoehtoisesti tätä hienojakoisempaa tuotetta. Keksinnön mukaan levy- : ’ .: mäisten partikkelien kokojakautumassa kuitenkin vähintään 60 % < 5 pm, enintään 95 % < 1 pm.15 Granules can be made with a spray dryer whose operating parameters can be used to adjust the size and structure of the granule formed. The average size of granules in commonly used dryers is always less than 1 mm, more generally 2 to 500 µm. Granules suitable for coating applications have a size of 10 to 50 µm, whereby commonly used coating kaolins-20 and having a particle size distribution of 98% <2 µm can be used as constituents or coarser than that; : '; or alternatively this finer product. However, according to the invention, the particle size distribution of the plate-like particles is at least 60% <5 µm, up to 95% <1 µm.

:; 25 Menetelmä antaa mahdollisuuden myös erilaisten jakautumien omaavien partikke lien seosten käyttämiseen.:; The method also makes it possible to use mixtures of particles having different distributions.

Granuulin kuivuminen tapahtuu kolmessa vaiheessa: 1. Nestekalvo, joka alussa peittää pinnan joko kokonaan tai lähes kokonaan, 30 haihtuu, kunnes partikkelit paljastuvat.The granule dries in three steps: 1. The liquid film, which initially completely or nearly completely covers the surface, evaporates until the particles are exposed.

2. Neste jatkaa haihtumista partikkelien väliseltä alueelta, granuuli kutistuu pintajännitysvoimien vaikutuksesta, partikkelit syrjäyttävät vettä granuulin sisäosista ja vesi virtaa pintaa kohti.2. The liquid continues to evaporate from the interparticle region, the granule shrinks due to surface tension forces, the particles displace water from the interior of the granule, and water flows towards the surface.

112797 8 3. Partikkelit eivät enää mahdu kutistumaan, nesterintama vetäytyy partikkelien väliin ja loppu vesi poistuu höyrystymällä granuulin sisäosista.112797 8 3. The particles can no longer shrink, the liquid front retracts between the particles and the rest of the water is removed by evaporation from the inside of the granule.

Levymäiset partikkelit minimoivat vapaan pintaenergiansa suuntaamalla tasopin-5 tansa pallomaisen granuulipinnan suuntaiseksi. Pinnan muodostavien partikkelien keskimääräinen koko on pienempi kuin granuulissa kokonaisuutena. Tämä johtuu siitä, että pienet partikkelit kykenevät kääntymään helpommin pinnan suuntaisiksi, ja että toisessa kuivumisvaiheessa pintaan siirtyvä vesi kuljettaa pieniä partikkeleita pintaan isojen välistä.The plate-like particles minimize their free surface energy by aligning their planar-5 tan with the spherical granular surface. The average size of the surface-forming particles is smaller than that of the granule as a whole. This is due to the fact that small particles are able to turn more readily to the surface, and that, in the second drying step, water transferred to the surface carries the small particles to the surface between the large ones.

1010

Granuulien valmistus on mahdollista myös muita sellaisia kuivausmenetelmiä käyttämällä, joissa pisara voi vapaasti kuivua ja muodostaa keksinnön kohteena olevan granuulirakenteen.Production of granules is also possible using other drying methods in which the droplet is free to dry and forms the granule structure of the invention.

15 Esimerkissä valmistettiin kaupallisesta täyteainekaoliinista (Intramax, toim. Imerys Minerals ) vesiliete, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 33,4 %. Lietteeseen lisättiin 5 paino % vinylasetaattiakrylaattikopolymeerilateksia (Acronal, toim. BASF) sideaineeksi. Seos ajettiin pilot-spray kuivaimeen. Kuviossa 2 nähdään syntynyt granuu-li, jonka halkaisja on 60..70 pm. Granuulin pinnasta otetussa kuviossa 3 nähdään, 20 että suuri osa pinnasta muodostuu partikkeleista, joiden koko on < 2 pm.In the example, an aqueous slurry having a dry solids content of 33.4% was prepared from commercial filler kaolin (Intramax, ed. Imerys Minerals). 5% by weight of vinyl acetate acrylate copolymer latex (Acronal, ed. BASF) was added to the slurry as a binder. The mixture was run into a pilot spray dryer. Figure 2 shows the resulting granule having a diameter of 60 to 70 µm. Figure 3, taken from the surface of the granule, shows that a large part of the surface consists of particles having a size <2 µm.

: · Halkileikatun pigmenttigranuulin rakenne näkyy kuviosta 4, joka vastaa kuvion 1 i periaatteellista esitystä.The structure of the split-cut pigment granule is shown in Figure 4, which corresponds to the principal view of Figure 1i.

: 25 Keksinnön mukainen granuuli on plastisesti muokautuva paineen ja/tai lämpötilan vaikutuksesta, mikä näkyy kuviosta 5, jossa on esitetty lasipinnalle levitetyn gra-: nuulikerroksen rakenne sen jälkeen, kun sitä on kalanteroitu.The granule according to the invention is plastically deformable by pressure and / or temperature, as shown in Figure 5, which shows the structure of the granular layer applied to the glass surface after it has been calendered.

: 30: 30

Claims (10)

1. Partikelgranulat, som bestär av skivformiga pigmentpartiklar samt av bindeme-del och i vilken granulatets ytskikt bestär av minst ett lager med pigmentpartiklar 5 som inställt sig huvudsakligen sä att deras plana ytor är parallella med granulatets yta och de plana ytorna ligger i det närmaste i samma plan, och bindemedlet är koncentrerat till ytskiktet av granulatet, kännetecknat av att storleksfördel-ningen hos den skivformiga partiklarna är sadan att minst 60 % är mindre än 5 pm och högst 95 % mindre än 1 pm. 101. Particle granules consisting of disc-shaped pigment particles and of binder and in which the surface layer of the granulate consists of at least one layer of pigment particles which are arranged essentially so that their planar surfaces are parallel to the surface of the granules and the planar surfaces are closest to each other. the same plane, and the binder is concentrated to the surface layer of the granulate, characterized in that the size distribution of the disc-shaped particles is such that at least 60% is less than 5 µm and at most 95% less than 1 µm. 10 2. Granulat enligt krav 1, kännetecknat av att mellan ytskiktets pigmentpartiklar finns det bindemedel och porer.Granules according to claim 1, characterized in that between the pigment particles of the surface layer there are adhesives and pores. 3. Granulat enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att förhallandet mellan 15 ytan för de skivformiga pigmentpartiklarna och ytan för bindemedlet och porerna mellan partiklarna är 0,3..60:1, företrädesvis 0,5..4:1.Granules according to claim 1 or 2, characterized in that the ratio between the surface of the disc-shaped pigment particles and the surface of the binder and the pores between the particles is 0.3..60: 1, preferably 0.5..4: 1. 4. Granulat enligt nägot av kraven 1-3, kännetecknat av att granulatets inre del är bildad av en partiellt icke-organiserad del av de skivformiga pigmentpar- ·, 20 tiklarna pa sadant sätt att den innehaller huvudsakligen pigmentpartiklar, porer och litet bindemedel.Granules according to any one of claims 1-3, characterized in that the inner part of the granulate is formed of a partially unorganized part of the disc-shaped pigment particles, in such a way that it mainly contains pigment particles, pores and small binder. ....: 5. Granulat enligt nagot av kraven 1-4, kännetecknat av att 15 - 60 %, ; . företrädesvis 30 - 45 % av dess volym utgörs av porer. :: 25....: 5. Granules according to any one of claims 1-4, characterized in that 15 - 60%; . preferably 30 - 45% of its volume is pores. :: 25 6. Granulat enligt nagot av kraven 1-5, kännetecknat avattde skivformiga pigmentpartiklarna är typiskt silikatmineral, i vilka katjonerna utgörs av alkali-: metaller och/eller alkaliska jordartsmetaller. : 30Granules according to any one of claims 1-5, characterized in that the disc-shaped pigment particles are typically silicate minerals, in which the cations are alkali metals and / or alkaline earth metals. : 30 7. Granulat enligt nagot av kraven 1-6, kännetecknat avatt bindemedlet utgörs av ett organiskt bindemedel som är lösligt eller dispergerat i vätskefasen. 112797Granules according to any one of claims 1-6, characterized in that the binder is an organic binder which is soluble or dispersed in the liquid phase. 112797 8. Granulat enligt nägot av kraven 1-7, kännetecknat avatt andelen bin-demedel i det inre av granulatet uppgär till 0,5...3 vikt-% av pigmentets mängd, företrädesvis till ca 1 %.Granules according to any one of claims 1-7, characterized in that the proportion of binder in the interior of the granulate is 0.5 to 3% by weight of the amount of pigment, preferably to about 1%. 9. Granulat enligt nägot av krav 1-8, kännetecknat avatt bindemedlet är koncentrerat till granulatets ytdel, varvid dess mängd däri uppgär till 6-60 vikt-% av pigmentets vikt, företrädesvis ca 50 %.9. Granules according to any one of claims 1-8, characterized in that the binder is concentrated to the surface portion of the granulate, the amount thereof contained in 6-60% by weight of the weight of the pigment, preferably about 50%. 10. Granulat enligt nägot av kraven 1-9, kännetecknat av att det är plas-10 tiskt formbart under inverkan av tryck och/eller temperatur. I 1 ( 1 « ; · * < » » > · * < * i * i I t 1 · ’ · 1. i » »Granules according to any one of claims 1-9, characterized in that it is plastically moldable under the influence of pressure and / or temperature. I 1 (1 «; · * <» »> · * <* i * i I t 1 · '· 1. i» »
FI20001250A 2000-04-18 2000-05-24 Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape FI112797B (en)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20001250A FI112797B (en) 2000-05-24 2000-05-24 Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape
CA 2405572 CA2405572A1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
EA200201105A EA004451B1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
PCT/FI2001/000381 WO2001079606A1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
DE2001617780 DE60117780T2 (en) 2000-04-18 2001-04-18 GRAIN WITH PIGMENT BINDER STRUCTURE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE
US10/257,761 US6884508B2 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
AU2001256382A AU2001256382B2 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
EP01929676A EP1276932B1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment binder structure granule and method for the preparation thereof
AT01929676T ATE319879T1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 GRANULES WITH A PIGMENT-BINDER STRUCTURE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CNB01811377XA CN1307342C (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
JP2001576986A JP5535419B2 (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment complex and method for producing the same
AU5638201A AU5638201A (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
KR1020027013901A KR20030007524A (en) 2000-04-18 2001-04-18 Pigment composite and method for the preparation thereof
BRPI0110163A BRPI0110163B1 (en) 2000-04-18 2001-04-18 coating element, its method of preparation as well as coated fibrous web and its coating method
US11/063,510 US7341780B2 (en) 2000-04-18 2005-02-23 Pigment composite and method for the preparation thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20001250 2000-05-24
FI20001250A FI112797B (en) 2000-05-24 2000-05-24 Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20001250A FI20001250A (en) 2001-11-25
FI112797B true FI112797B (en) 2004-01-15

Family

ID=8558439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20001250A FI112797B (en) 2000-04-18 2000-05-24 Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI112797B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20001250A (en) 2001-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2294316T3 (en) STAMPED PRINT SHEET AND MANUFACTURING PROCEDURE OF THE SAME.
US8415022B2 (en) Coating formulation for an offset paper and paper coated therewith
AU635290B2 (en) Process for the surface enhancement of articles of fibre reinforced plastics material
US9650258B2 (en) Mineral composition, especially for use in paper fillers and paper or plastic coatings
JP5889909B2 (en) Print medium containing latex ink film-forming aid
NZ572664A (en) Composites of inorganic and/or organic microparticles and nano-dolomite particles
US7341780B2 (en) Pigment composite and method for the preparation thereof
FI112797B (en) Coating element for paper, cardboard and similar fibrous webs, comprises pigment-binder structure or particle granule having rotationally symmetrical shape
AU2001256382A1 (en) Pigment composite and method for the preparation thereof
DE10112327A1 (en) Satin gloss inkjet recording material
CN1358210A (en) Polymer pigment applicable in dry form
JP6145182B2 (en) Print medium containing latex ink film-forming aid
Ridgway et al. Designing nanotechnology coatings for replacement of fibrous white top liner
BR112018071452B1 (en) PARTICULATE COMPOSITION, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH PARTICULATE COMPOSITION, COATING COMPOSITION, FILLED POLYMER ARTICLE, MICROPOROUS FILM, METHOD FOR PREPARING A POROUS POLYMER FILM, PAINT, SEMI-GLOSS COLOR COMPOSITION, LATEX COLOR COMPOSITION AND PAPER COMPOSITION
WO1999036621A2 (en) Surface treatment method in particular for improving barrier and printing properties of webs
MXPA00003555A (en) High gloss coated paper and process for its preparation

Legal Events

Date Code Title Description
MA Patent expired