FI126543B - A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use - Google Patents

A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use Download PDF

Info

Publication number
FI126543B
FI126543B FI20135532A FI20135532A FI126543B FI 126543 B FI126543 B FI 126543B FI 20135532 A FI20135532 A FI 20135532A FI 20135532 A FI20135532 A FI 20135532A FI 126543 B FI126543 B FI 126543B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pigment
calcium carbonate
dispersion
weight
aqueous
Prior art date
Application number
FI20135532A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20135532A (en
Inventor
Esko Aarni
Sami Haakana
Ilkka Tamminen
Jarmo Tolonen
Jorma Viitanen
Original Assignee
Fp-Pigments 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
Application filed by Fp-Pigments Oy filed Critical Fp-Pigments Oy
Priority to FI20135532A priority Critical patent/FI126543B/en
Priority to CN201480040484.0A priority patent/CN105556033A/en
Priority to US14/891,767 priority patent/US20160145807A1/en
Priority to CN202010862555.2A priority patent/CN112252074A/en
Priority to CA2949189A priority patent/CA2949189C/en
Priority to JP2016513419A priority patent/JP6687514B2/en
Priority to EP14739207.0A priority patent/EP2997193A1/en
Priority to PCT/FI2014/050378 priority patent/WO2014184449A1/en
Publication of FI20135532A publication Critical patent/FI20135532A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI126543B publication Critical patent/FI126543B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C09C1/021Calcium carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52Macromolecular coatings
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/21Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
    • D21H17/24Polysaccharides
    • D21H17/28Starch
    • D21H17/29Starch cationic
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/67Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/675Oxides, hydroxides or carbonates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/38Coatings with pigments characterised by the pigments
    • D21H19/385Oxides, hydroxides or carbonates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/44Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
    • D21H19/44Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
    • D21H19/54Starch
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/14Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
    • D21H21/16Sizing or water-repelling agents
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22Addition to the formed paper
    • D21H23/52Addition to the formed paper by contacting paper with a device carrying the material
    • D21H23/56Rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52Macromolecular coatings
    • B41M5/5218Macromolecular coatings characterised by inorganic additives, e.g. pigments, clays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52Macromolecular coatings
    • B41M5/5236Macromolecular coatings characterised by the use of natural gums, of proteins, e.g. gelatins, or of macromolecular carbohydrates, e.g. cellulose
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/50Recording sheets characterised by the coating used to improve ink, dye or pigment receptivity, e.g. for ink-jet or thermal dye transfer recording
    • B41M5/52Macromolecular coatings
    • B41M5/5245Macromolecular coatings characterised by the use of polymers containing cationic or anionic groups, e.g. mordants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Menetelmä pigmenttejä sisältävän kationisen, korkean kuiva-aineen vesidispersion valmistamiseksi, pigmenttejä käsittävä vesidispersio ja sen käyttöA process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use

Keksintö liittyy kationisen pigmentinvalmistamiseen, erityisesti korkean kuiva-aineen omaavaan vesidispersioihin. Etenkin esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä esimerkiksi paperin tai kartongin tuotannossa käytettävän vesidispersion valmistamiseksi.The invention relates to the preparation of a cationic pigment, in particular to high aqueous solids dispersions. In particular, the present invention relates to a process according to the preamble of claim 1 for the preparation of an aqueous dispersion for example for the production of paper or board.

Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 21 johdannon mukaista, pigmenttejä sisältävää vesidispersiota sekä tämän käyttöä.The invention also relates to an aqueous pigment-containing dispersion according to the preamble of claim 21 and to its use.

Tekniikan taustaTechnology background

Paperin ja kartongin täytetaineina käytettävät pigmentit lisätään vesidispersiona massasulppuun koneen perälaatikkoon. Pigmenttien hyvä retentio (kiinnittyminen massakuituihin) edellyttää useimmiten, että käytetään retentioaineita. Jos pigmenttinä käytetään paperi- tai kartonkitehtaan läheisyydessä valmistettua saostettua kalsium-karbonaattia (precipitated calcium carbonate, PCC), joka saadaan pigmentin valmistusprosessista noin 20-25 % kiintoainetta käsittävänä lietteenä, ei välttämättä tarvita erillista retentioainetta, koska PCC-partikkelin pintavaraus on karioninen, jolloin se kiinnittyy hyvin anioniseen kuituverkkoon.The pigments used as fillers for paper and board are added as an aqueous dispersion to the pulp stock in the machine headbox. In most cases, good retention of pigments (attachment to pulp fibers) requires the use of retention agents. If the pigment used is Precipitated calcium carbonate (PCC) produced in the vicinity of a paper or board mill and obtained as a slurry of about 20-25% solids from the pigment manufacturing process, a separate retention agent may not be necessary since the surface charge of the PCC is attaches well to the anionic fiber network.

Laimean, eli noin 20-25 % kiintoainetta käsittävän PCC-lietteen kuljetus pitempiä matkoja ei voi tulla kyseeseen kustannussyistä. Jos PCC:n käyttökohde sijaitsee kaukana sen valmistuspaikasta, PCC-liete konsentroidaan tyypillisesti esimerkiksi sentrifugoimalla se korkeampaan kiintoainepitoisuuteen, minkä jälkeen liete dispergoidaan anionisen dispergointiaineen kanssa ja näin saatu korkean kuiva-aineen vesidispersio kuljetaan käyttökohteeseen. Vaihtoehtoisesti dispersio voidaan kuivattaa kuivaksi anioniseksi pigmentiksi. Kun dispersio tai kuivasta anionisesta pigmentistä tehty vesiliete lisätään massasulppuun, on myös lisättävä kationinen retentioaine.The transportation of dilute PCC sludge, ie about 20-25% solids, over longer distances cannot be considered for cost reasons. If the PCC application is located far from its manufacturing site, the PCC slurry is typically concentrated, for example, by centrifugation to a higher solids content, then the slurry is dispersed with an anionic dispersant and the resulting high solids aqueous dispersion is transported to the application. Alternatively, the dispersion may be dried to a dry anionic pigment. When the dispersion or aqueous slurry of the dry anionic pigment is added to the stock, a cationic retention agent must also be added.

Myös silloin, kun käytetään jauhettua kalsiumkarbonaattia (ground calcium carbonate, GCC), tämä yleensä toimitetaan perille käyttökohteeseen dispersiona, jolla on korkea kiintoainepitoisuus ja jolloin dispergointiaineena on käytetty anionista ainetta.Also, when ground calcium carbonate (GCC) is used, this will usually be delivered to the application in the form of a high solids dispersion with an anionic dispersant.

Vaihtoehtoisesti GCC toimitetaan käyttökohteeseen anionisena, dispergointiaineella stabiloituna pigmenttinä. Niinpä myös GCC:n käytön yhteydessä tarvitaan kationinen retentioaine.Alternatively, GCC is supplied to the application as an anionic dispersant stabilized pigment. Thus, the use of GCC also requires a cationic retention agent.

Keksinnön tarkoitus ja yhteenvetoPurpose and Summary of the Invention

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paperi- ja kartonkiteollisuudessa käytettävä, pigmenttejä käsittävä stabiili, korkean kuiva-aineen vesidispersio, jossa täyteaineena käytettävän pigmentin pinta on kationinen ja jonka retentio negatiivisesti varautuneesiin massa-kuituihin on hyvä ja sujuu ilman erillistä retentioainetta.It is an object of the present invention to provide a stable, high solids aqueous dispersion of pigments for use in the paper and board industry, having a cationic surface of the pigment used as a filler and having good retention on negatively charged pulp fibers without a separate retention agent.

Erityisesti on tarkoitus saada aikaan sellainen dispersio, jonka stabiilisuus on niin hyvä, että pigmentin saostusta ei tapahdu useammankin viikon säilytysaikana vaikka dispersion viskositeetti on suhteellisen alhainen.In particular, it is intended to provide a dispersion having such a good stability that no pigment precipitation occurs over a shelf life of several weeks, even though the viscosity of the dispersion is relatively low.

Edelleen on tarkoituksena saada aikaan dispersio, joka käytettynä paperin pintaliimaukseen antaa paperille hyvän painettavuuden.A further object is to provide a dispersion which when used for surface sizing of paper gives the paper good printability.

Edelleen on tarkoituksena saada aikaan dispersio, joka käytettynä paperin päällystykseen antaa paperille hyvät optiset ominaisuudet, hyvät väritiheydet ja painovärin nopea kuivatus.It is further intended to provide a dispersion which when used in paper coating gives the paper good optical properties, good color densities and rapid drying of the ink.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että pigmenttejä käsittävä vesidispersio voidaan valmistaa menetelmällä, jossa joko kuiva pigmentti tai pigmentin vesiliete tai -tahna, jonka pigmenttipitoisuus on noin 30-75 paino-%, dispergoidaan dispergointiaineen ja mahdollisen lisäaineen avulla stabiilin dispersion muodostamiseksi. Keksinnön mukaan käytetään dispergointiaineena kationista, modifioitua tärkkelystä. Lisäaineena voidaan käyttää esim. vettä.The invention is based on the idea that an aqueous dispersion of pigments can be prepared by a process in which either a dry pigment or an aqueous pigment slurry or paste having a pigment content of about 30-75% by weight is dispersed with a dispersant and an optional additive to form a stable dispersion. According to the invention, cationic modified starch is used as a dispersant. For example, water may be used as an additive.

Keksinnön avulla saadaan pigmenttejä ja dispergointiainetta käsittävä korkean kuiva-aineen vesidispersio, jolle on tunnusomaista, että dispergointiaine on kationinen, modifioitu tärkkelys.The invention provides an aqueous high solids dispersion comprising pigments and a dispersant, characterized in that the dispersant is a cationic modified starch.

Uutta dispersiota voidaan käyttöä paperin tai kartongin täyteaineena, jolloin dispersio tarvittaessa laimennetaan vedellä ja johdetaan paperi- tai kartonkikoneen perälaatikkoon.The new dispersion can be used as a filler for paper or board, where necessary, the dispersion is diluted with water and introduced into the headbox of a paper or board machine.

Dispersiota voidaan myös käyttää paperin tai kartongin pintaliimaukseen, jolloin dispersio sekoitetaan tavanomaiseen pintaliimaukseen soveltuvaan kationiseen tärkkelykseen, ja levitetään seos kuivattuun rainaan.The dispersion can also be used for surface sizing of paper or board, whereby the dispersion is mixed with cationic starch suitable for conventional surface sizing, and the mixture is applied to a dried web.

Kolmas käyttökohde on paperin tai kartongin päällystys, jolloin dispersio sekoitetaan päällystyspastaan, joka levitetään kuivattuun rainaan. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.A third use is for coating paper or board, whereby the dispersion is mixed with a coating paste which is applied to the dried web. More specifically, the method according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaiselle vesidispersiolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 21 tunnusmerkkiosassa.The aqueous dispersion according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 21.

Keksinnön mukaisille käytöille on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa 34-37.The uses according to the invention are characterized by what is claimed in claims 34-37.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä, kuten alla esitetyistä tuloksista käy ilmi, käyttämällä kationista tärkkelystä dispergointikemikaalina päästään erinomaisiin stabiilius- ja juoksevuusominaisuuksiin. Tulokset osoittava myös, että kun kationisia pigmenttejä käytetään yhdessä kationisen pintatärkkelyksen kanssa voidaan parantaa inkjet-painatettavuutta mitä tulee esim. painatustulokset terävyyteen. Dispergoituneen kuiva-aineen opasiteetti kuivana on erinomainen.The invention provides significant advantages. Thus, as shown in the results below, the use of cationic starch as a dispersing chemical provides excellent stability and flow properties. The results also show that when cationic pigments are used in combination with cationic surface starch, inkjet printability can be improved with respect to e.g. print sharpness. The dispersed dry matter has excellent opacity when dry.

Piirustusten lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti vaihtoehtoisia tapoja pigmenttien dispergointiin keksinnön menetelmän mukaan.Figure 1 schematically illustrates alternative ways of dispersing pigments according to the method of the invention.

Kuvio 2 esittää inkjet-painatuksen painatusjälkeä pintaliimatulla paperilla eri pintaliimoilla.Figure 2 shows the imprint of inkjet printing on surface glued paper with different surface glues.

Sovellutusesimerkkien kuvausDescription of Application Examples

Kuten edellä on kuvattu, uudessa teknologiassa pigmenttejä käsittävän vesidispersion valmistuksessa joko kuiva pigmentti tai pigmentin vesiliete tai -tahna, jonka pigmenttipitoisuus on noin 30-75 paino-%, dispergoidaan dispergointiaineen ja mahdollisesti lisätyn lisäaineen kanssa stabiilin, korkean kuiva-aineen vesidispersion muodostamiseksi. Dispergointiaineena käytetään kationista biopolymeeriä. .As described above, in the new technology for preparing an aqueous dispersion of pigments, either a dry pigment or an aqueous pigment slurry or paste having a pigment content of about 30-75% by weight is dispersed with a dispersant and optionally an additive to form a stable, high solids aqueous dispersion. The cationic biopolymer is used as the dispersant. .

Edullisesti dispergoitava pigmentti on kuivan pigmentin, pigmentin vesilietteen tai pigmentin vesipitoisen tahnan muodossa.Preferably, the pigment to be dispersed is in the form of a dry pigment, an aqueous pigment slurry, or an aqueous pigment paste.

Yhdessä sovelluksessa dispergointiin tuodaan pigmenttiä, jonka varaustilaa ei muuteta anioniseksi pigmentin valmistuksen ja dispergionnin välisenä aikana. Näin on mahdollista välttää erillisten anionisten kemikaalien, kuten polyakrylaattien käyttö kokonaan.In one embodiment, a pigment is introduced for dispersion, the charge state of which is not converted to an anion between pigment preparation and dispersion. This makes it possible to completely avoid the use of discrete anionic chemicals, such as polyacrylates.

Monissa sovelluksissa pigmentillä tulee olla hyvä kuivaopasiteetti.In many applications, the pigment should have a good dry opacity.

Yhdessä sovelluksessa, joka toteuttaa edellä esitetyn kuivaopasiteettivaatimuksen kalsiumkarbonaattipigmentin pinta-ala noin 5-100 m2/g, etenkin noin 10-50 m2/g. Tähän kuten myös muihin sovelluksiin sopivat huokoiset kalsiumkarbonaattimateriaalit, näitä ovat esimerkiksi sellaiset, jotka koostuvat kalsiumkarbonaatti-materiaalista, jonka partikkelit muodostuvat kalsiumkarbonaatti-agglomeraateista tai -ryppäistä. Näitä on kuvattu esim. EP-patentissa 0 944 551, jonka mukaan saostetut kalsiumkarbonaatti-kiteet (PCC-kiteet) ovat sellaisten moniytimisten, tyypillisesti säännöllisten, tavallisesti pallomaisten ryppäiden muodossa, jotka sisältävät useita toisiinsa liittyneitä, etenkin pallomaisia kalsiumkarbonaatti-partikkeleita, joiden partikkelikoko on noin 40-400 nm, tyypillisesti noin 40-200 nm.In one embodiment, which fulfills the above dry condition requirement, the calcium carbonate pigment has a surface area of about 5-100 m2 / g, particularly about 10-50 m2 / g. Porous calcium carbonate materials suitable for this as well as other applications include, for example, those consisting of a calcium carbonate material whose particles are composed of calcium carbonate agglomerates or clusters. These are described, for example, in EP 0 944 551, whereby precipitated calcium carbonate crystals (PCC crystals) are in the form of multicore, typically regular, usually spherical clusters containing a plurality of interconnected, in particular spherical, calcium carbonate particles having a particle size of about 40-400 nm, typically about 40-200 nm.

Kyseisessä patentissa esitetyillä ryppäillä on runsaasti sisäisiä heijastuspintoja, jotka parantavat pigmentin ja täyteaineen opasiteettia.The clusters disclosed in that patent have abundant internal reflecting surfaces which improve the opacity of the pigment and filler.

Pigmenttiä voidaan käyttää sellaisenaan mutta on tietenkin mahdollista käyttää strukturoitua pigmenttejä, eli kalsiumkarbonaattia, joka on yhdistetty valoa sirottaviin pigmentteihin. Näin saadaan valon hajaheijastusta kasvatetuksi, jolloin todennäköisyys kasvaa, että valonsäde törmää heijastuvaan pintaan. EP-patentissa 0 944 551 on myös esitetty menetelmä huokoisten pigmenttien, eli siinä tapauksessa kalsiumkarbonaattiryppäiden, valmistamiseksi. Julkaisu sisällytetään tähän viitteen omaisesti.The pigment can be used as such, but it is of course possible to use structured pigments, i.e. calcium carbonate combined with light scattering pigments. This increases the diffused reflection of the light, increasing the likelihood of the light beam colliding with the reflected surface. EP 0 944 551 also discloses a process for the preparation of porous pigments, in this case calcium carbonate clusters. The publication is incorporated herein by reference.

Valmistuksessa käytettävä kationinen biopolymeeri on sopivimmin kationinen modifioitu, substituoitu tärkkelys tai kationinen sorbitoli tai maltodekstriini.The cationic biopolymer used in the preparation is preferably a cationic modified, substituted starch or a cationic sorbitol or maltodextrin.

Erityisenä esimerkkinä voidaan mainita, että sopiva, modifioitu, substituoitu tärkkelys käsittää kationisia, typpipitoisia substituentteja, kuten amiini- tai amidiryhmiä.As a specific example, suitable modified starch comprises cationic nitrogen-containing substituents such as amine or amide groups.

Modifioidun tärkkelyksen typpipitoisuus on esim. noin 0,1 - 2 % sen kuivapainosta.The modified starch has a nitrogen content of, for example, about 0.1 to 2% by weight of its dry weight.

Erityisen edullisessa sovelluksessa modifioidun tärkkelyksen substituointiaste on 0,1-0,2, etenkin noin 0,16.In a particularly preferred embodiment, the degree of substitution of the modified starch is 0.1 to 0.2, especially about 0.16.

Teknologiaa voidaan soveltaa erilaisille pigmenteille, etenkin mineraalisille pigmenteille. Esimerkkeinä voidaan mainita kalsiumkarbonaatti, kuten saostettu kalsiumkarbonaatti (PCC, precipitated calcium carbonate) tai jauhettu kalsiumkarbonaaatti (GCC, ground calcium carbonate); talkki; kipsi; titaanidioksidi; ja kaoliini.The technology can be applied to various pigments, especially mineral pigments. Examples include calcium carbonate such as Precipitated Calcium Carbonate (PCC) or Ground Calcium Carbonate (GCC); talc; plaster; titanium Dioxide; and kaolin.

Erityisen edullisesti esillä olevaa ratkaisua sovelletaan PCC:lle, etenkin sellaiselle PCC:lle, joka PCC:n valmistusprosessin jälkeen on kuivattu.Particularly preferably, the present solution is applied to PCC, especially to PCC that has been dried after the PCC manufacturing process.

Toisen edullisen sovelluksen mukaan ratkaisua sovelletaan PCC:n vesilietteelle tai -tahnalle, joka on saatu suodattamalla PCC:n valmistusprosessista tuleva laimea PCC:n vesiliete.In another preferred embodiment, the solution is applied to a PCC aqueous slurry or paste obtained by filtering dilute PCC aqueous slurry from the PCC manufacturing process.

Kolmannessa sovelluksessa pigmentti on kuiva PCC tai GCC tai PCC:n tai GCC:n vesiliete tai -tahna, jonka pigmenttipitoisuus on 30-60 paino-% ja kuiva pigmentti tai pigmenttiliete- tai tahna on stabiloitu anionisella dispergointiaineella.In a third embodiment, the pigment is dry PCC or GCC or an aqueous slurry or paste of PCC or GCC having a pigment content of 30-60% by weight and the dry pigment or pigment slurry or paste is stabilized with an anionic dispersant.

Yhdessä sovelluksessa - vesidispersion pigmenttipitoisuus noin 30-75 paino-%, edullisesti 50-60 paino-%, edullisimmin noin 57 paino-%, ja - vesidispersion dispergointiainepitoisuus on 0,2-5,0 paino-%, edullisesti 0,5-3,0 paino-%, edullisimmin 0,7-1,5 paino-%, erityisesti noin 0,7 paino-%.In one embodiment, the aqueous dispersion has a pigment content of about 30-75% by weight, preferably 50-60% by weight, most preferably about 57% by weight, and - the dispersant in the aqueous dispersion has a concentration of 0.2-5.0% by weight, preferably 0.5-3% , 0% by weight, most preferably 0.7-1.5% by weight, especially about 0.7% by weight.

On mahdollista toimia siten, että kuiva pigmentti tai pigmentin vesiliete tai -tahna, dispergointiaine sekä tarvittaessa vettä johdetaan dispergointilaitteeseen, joka tyypillisesti on vastaiskumyllyperiaatteella toimiva hajoituslaite.It is possible for the dry pigment or the aqueous pigment slurry or paste, the dispersant and, if necessary, the water to be introduced into a dispersing device, which is typically a disintegrating device operating on a back-mill principle.

Saatavaa dispersiota voidaan käyttää paperin tai kartongin täyteaineena, jolloin dispersio tarvittaessa laimennetaan vedellä ja johdetaan paperi- tai kartonkikoneen perälaatikkoon.The resulting dispersion can be used as a filler for paper or cardboard, where necessary, the dispersion is diluted with water and introduced into the headbox of a paper or board machine.

Dispersiota voidaan käyttää paperin tai kartongin täyteaineena myös ilman erillisen retentioaineen käyttöä.The dispersion can also be used as a filler for paper or board without the use of a separate retention agent.

Yhdessä sovelluksessa dispersiota käytetään paperin tai kartongin pintaliimaukseen, jolloin dispersio sekoitetaan tavanomaiseen pintaliimaukseen soveltuvaan kationiseen tärkkelykseen, ja levitetään seos kuivattuun rainaan.In one embodiment, the dispersion is used for surface sizing of paper or board, whereby the dispersion is mixed with cationic starch suitable for conventional surface sizing, and the mixture is applied to a dried web.

Dispersio voidaan myös sekoittaa päällystyspastaan, joka levitetään kuivattuun rainaan.The dispersion can also be mixed with a coating paste which is applied to the dried web.

Pigmentin dispergointi voidaan suorittaa eri tavoin esimerkiksi kuvion 1 esittämän kaavamaisen prosessin mukaan.The pigment dispersion can be carried out in various ways, for example, according to the schematic process shown in Figure 1.

Kuten edellisestä käy ilmi, vesidispersio valmistetaan ilman polyelektrolyytin, kuten polyakrylaatin, lisäämistä ennen dispergointia, dispergoinnin aikana tai sen jälkeen. Näin ollen valmistetaan yhdessä sovelluksessa dispersio, jonka vesifaasi on olennaisesti polyelektrolyyttivapaa. Esimerkiksi polyakrylaatin suhteen pitoisuus on pienempi kuin 0,1 %, sopivimmin pienempi kuin 0,01 %, etenkin pienempi kuin 0,001 %, dispersion kuiva-ainepitoisuudesta.As indicated above, the aqueous dispersion is prepared without the addition of a polyelectrolyte such as polyacrylate before, during or after dispersion. Thus, in one embodiment, a dispersion having a substantially polyelectrolyte-free aqueous phase is prepared. For example, the polyacrylate content is less than 0.1%, preferably less than 0.01%, especially less than 0.001%, of the dry content of the dispersion.

Edullisessa sovelluksessa saatava vesidispersio sisältää noin 0,1-2,0 paino-%, etenkin noin 0,5-0,99 paino-%, kuivapainostaan kationista tärkkelysjohdannaista.In a preferred embodiment, the aqueous dispersion obtained contains from about 0.1% to about 2.0% by weight, particularly from about 0.5% to about 0.99% by weight, of a cationic starch derivative on a dry weight basis.

Uuden teknologian avulla valmistetaan esim. vesidispersio, jonka Z-potentiaali pH-arvossa 9,5, 20 %:n kuiva-aineessa on ainakin +1 mY.For example, an aqueous dispersion having a Z potential at pH 9.5 of at least +1 mY in 20% solids is prepared using the new technology.

Erityisen edullisia sovelluksia tarkastellaan piirustuksiin viitaten.Particularly preferred embodiments are considered with reference to the drawings.

Kuivan kationisen pigmentin valmistus ja kationisen pigmentin dispersion valmistus kaksivaiheisena prosessinaPreparation of dry cationic pigment and preparation of cationic pigment dispersion as a two step process

Pigmentin (PCC:n) valmistuksesta tuleva liete, jonka kiintoainepitoisuus on 24 %, syötetään putkea 11 pitkin linkoon 1, jossa poistetaan vettä. Lingosta poistetetaan tahnamainen PCC-liete, jonka kiintoainepitoisuus on noin 50 %. Tahna syötetään putkea 12 pitkin kuivuriin 4, ja kuivurista putkea 13 pitkin poistuva tuote 5 on noin sataprosenttisesti kuiva kationinen pigmentti (PCC), joka sellaisenaan voidaan toimittaa käyttökohteeseen. Käyttökohteessa tai pigmentin valmistajan luona voidaan liettää kuiva kationinen pigmentti haluttuun määrään vettä, syöttää siihen dispergointiainetta ja dispergoida. Tuotteena saadaan kationista PCC-dispersiota, jonka kiintoainepitoisuus on tyypillisesti noin 50 %.A slurry of 24% solids from pigment (PCC) manufacture is fed through a conduit 11 to a centrifuge 1 for dewatering. A centrifugal PCC slurry having a solids content of about 50% is removed from the centrifuge. The paste is fed along the tube 12 to the dryer 4, and the product 5 leaving the dryer 13 through the tube 13 is about 100% dry cationic pigment (PCC) which can be delivered as such to the application. At the application site or at the pigment manufacturer, the dry cationic pigment can be slurried in the desired amount of water, supplied with a dispersant, and dispersed. The product provides a cationic PCC dispersion with a solids content typically of about 50%.

Anionisen pigmentin dispergointi veteen kationisen, modifioidun tärkkelyksen kanssa kationiseksi pigmenttidispersioksi PCC-liete, jonka kiintoainepitoisuus on 24 %, syötetään linkoon 1, jossa poistetaan vettä. Lingosta putkea 16 pitkin poistettu PCC-liete sisältää tyypillisesti noin 50 % kiintoainetta ja se johdetaan dispergaattoriin 3, johon lisätään anionista dispergoivaa ainetta.Dispersion of the anionic pigment in water with cationic modified starch into a cationic pigment dispersion PCC slurry having a solids content of 24% is fed to a centrifuge 1 for dewatering. The PCC slurry removed from the centrifuge via conduit 16 typically contains about 50% solids and is conducted to a dispersant 3 to which an anionic dispersant is added.

Dispergoitu liete johdetaan putkella 17 kuivuriin 4, jossa se kuivataan. Saatu tuote, kuivattu anioninen pigmentti (PCC) on sinänsä tunnettu kaupallinen tuote.The dispersed slurry is led by tube 17 to a dryer 4 where it is dried. The product obtained, the dried anionic pigment (PCC), is a commercial product known per se.

Sinänsä tunnetulla tavalla valmistettu kuiva anioninen pigmentti voidaan esimerkiksi joko pigmentin käyttökohteessa tai pigmentin valmistajan luona muuttaa korkean kuiva-aineen kationiseksi pigmentti vesidispersioksi. Kuiva anioninen pigmentti lietetään haluttuun määrään vettä, syötetään siihen dispergointiainetta ja dispergoidaan. Tuotteena saadaan kationista PCC-dispersiota, jonka kiintoainepitoisuus on tyypillisesti noin 50 %.For example, the dry anionic pigment prepared in a manner known per se can be converted, for example, either at the point of use of the pigment or at the pigment manufacturer, into an aqueous dispersion of a high solid cationic pigment. The dry anionic pigment is slurried in the desired amount of water, a dispersant is added thereto and dispersed. The product provides a cationic PCC dispersion with a solids content typically of about 50%.

Vaikka anioninen PCC-pigmentti sinänsä on käyttökelpoinen paperin täyteaine, on pigmentin muuttaminen kationiseksi edellä kuvatulla tavalla edullista, koska kationisen pigmentin retentio on hyvä eikä välttämättä edellytä retentioaineen käyttöä.Although the anionic PCC pigment itself is a useful paper filler, converting the pigment to cationic as described above is advantageous because the cationic pigment has good retention and does not necessarily require the use of a retention agent.

Jauhettu kalsiumkarbonaatti (GCC, ground calcium carbonate) toimitetaan myös kuivana anionisena pigmenttinä tai anionisen pigmentin dispersiona. Nämä tuotteet voidaan myös muuttaa kationisiksi yllä kuvatulla tavalla.Ground calcium carbonate (GCC) is also supplied as a dry anionic pigment or an anionic pigment dispersion. These products can also be converted to cationic as described above.

Seuraavat, ei-rajoittavat esimerkit havainnollistavat uutta teknologiaa.The following non-limiting examples illustrate the new technology.

Lietteen valmistusesimerkkiSludge preparation example

Valmistettiin alhaisen kuiva-aineen PCC liete, joka suodatettiin korkean kuiva-aineen omaavaksi tahnaksi. Tämä dispergoitiin käyttämällä dispergointiaineena kationista modifioitua tärkkelystä (Vector 20157, Roquette). Valmistetun kationisen, korkean kuiva-ainepitoisuuden PCC vesidispersion viskositeetti oli 430 cP. Tuote säilytettiin IBC kontissa 4 viikon ajan. Säilytyksen jälkeen havaittiin että korkean kuiva-ainepitoisuuden kationinen PCC vesidispersio ei ollut laskeutunut ja lietteen viskositeetiksi mitattiin lOOcP.A low solids PCC slurry was prepared which was filtered to a high solids paste. This was dispersed using cationic modified starch as the dispersant (Vector 20157, Roquette). The viscosity of the prepared cationic, high dry solids PCC aqueous dispersion was 430 cP. The product was stored in an IBC container for 4 weeks. After storage, it was found that the high solids cationic aqueous dispersion of PCC had not settled and the viscosity of the slurry was measured as 100cP.

Esimerkki 1Example 1

Pigmenttipitoisuuden ja dispergointiainepitoisuuden vaikutus dispersion viskositeettiin ja stabiilisuuteen.Effect of pigment content and dispersant content on dispersion viscosity and stability.

Kokeessa käytettiin pigmenttinä kuivaa PCC:tä. Pigmentti dispergoitiin veteen käyttämällä dispergointiaineena kationista modifioitua tärkkelystä (Vector® 20157; Roquette). Viskositeetti määritettiin Brookfield-rotaatioviskosimetrillä kierrosluvuilla 100 rpm (BrlOO) ja 50 rpm (Br50). Viskositeetin mittayksikkö on mPa s. Dispersion saostamistaipumus mitattiin kaatamalla dispersio 100ml mittalasiin ja seuraamalla kirkkaan vesipatsan korkeuden kasvua (mm) ajan funktiona 2, 7 ja 14 vuorokauden ajan.Dry PCC was used as the pigment in the experiment. The pigment was dispersed in water using cationic modified starch as the dispersant (Vector® 20157; Roquette). Viscosity was determined on a Brookfield rotary viscometer at 100 rpm (Br100) and 50 rpm (Br50). The measure of viscosity is mPa.s The precipitation tendency of the dispersion was measured by pouring the dispersion into a 100ml volumetric flask and observing the increase (mm) in height of the clear water column as a function of 2, 7 and 14 days.

Tulokset on esitetty taulukosssa 1. Taulukosta nähdään, että dispersiolla, jonka pigmenttipitoisuus on 57 % ja dispergointiaineen pitoisuus 0,7 %, on hyvä stabiilisuus (laskeutuminen vähäinen, eikä muutosta ajan funtiona havaittu) ja viskositeetti, joka on sopivalla alueella.The results are shown in Table 1. The table shows that a dispersion having a pigment content of 57% and a dispersant content of 0.7% has good stability (low settling and no change as a function of time) and viscosity within a suitable range.

Taulukko 1table 1

Taulukko 2 esittää dispersion viskositeetti ajan funktiona. Pigmentti dispergoitiin veteen käyttämällä dispergointiaineena kationista modifioitua tärkkelystä (Vector® 20157; Roquette). Viskositeetti määritettiin Brookfield-rotaatioviskosimetrillä kuten edellä. Dispersiolla, jossa pigmentin pitoisuus on 57,5 % ja dispergointiaineen pitoisuus 0,7 %, on sopiva viskositeetti, joka ei mainittavasti muutu ajan funktiona.Table 2 shows the viscosity of the dispersion as a function of time. The pigment was dispersed in water using cationic modified starch as the dispersant (Vector® 20157; Roquette). Viscosity was determined with a Brookfield rotary viscometer as above. The dispersion having a pigment content of 57.5% and a dispersant content of 0.7% has a suitable viscosity which does not appreciably change with time.

Taulukko 2Table 2

Taulukot 1 ja 2 osoittavat, että käytetty modifioitu tärkkelys antaa dispersiolle hyvän stabiilisuuden ja hyvät virtausominaisuudet.Tables 1 and 2 show that the modified starch used gives the dispersion good stability and good flow properties.

Esimerkki 2Example 2

Pintaliimatun paperin inkjet-painettavuusSurface bonded paper with inkjet printability

Kationinen PCC-pigmenttidispersio, joka oli valmistettu puolikuivasta suodatuskakusta käyttämällä modifioitua tärkkelystä (Vector® 20157) dispergointiaineena sekoitettiin pintaliimaukseen käytettävään, tavanomaiseen kationiseen tärkkelykseen. Tehtiin kolme koetta eli 1) kontrolli, jossa pinta oli käsitelty yksinomaan kationisella pintatärkkelyksellä; 2) anionisen pigmentin lisäys kationiseen pintatärkkelykseen; ja 3) kationisen pigmentin lisäys kationiseen pintatärkkelykseen. Seokset levitettiin paperin pintaan ja suoritettiin inkjet-painatus. Kokeiden painatusjäljet on esitetty kuviossa 2. Nähdään, että terävin painatusjälki saatiin kokeella nro 3, jossa oli käytetty kationista pigmenttiä.. Tämä osoittaa, että kationisen pigmentin käyttö paperin pintaliimassa parantaa paperin inkjet-painettavuutta, koska se estää painovärin leviämistä ja sekoitusta muihin painoväreihin.A cationic PCC pigment dispersion made from a semi-dry filter cake using modified starch (Vector® 20157) as a dispersant was mixed with conventional cationic starch for surface sizing. Three experiments were performed, i.e. 1) a control in which the surface was treated with cationic surface starch alone; 2) adding anionic pigment to the cationic surface starch; and 3) adding a cationic pigment to the cationic surface starch. The blends were applied to the surface of the paper and subjected to inkjet printing. The prints of the experiments are shown in Figure 2. It is seen that the sharpest prints were obtained in Experiment # 3 using a cationic pigment. This indicates that the use of a cationic pigment in paper surface adhesive improves inkjet printability by preventing ink from spreading and blending with other inks.

Esimerkki 3 Päällystetyn paperin inkjet-painettavuusExample 3 Inkjet Printability of Coated Paper

Kationinen PCC-pigmenttidispersio, joka oli valmistettu puolikuivasta suodatuskakusta käyttämällä modifioitua tärkkelystä (Vector® 20157) dispergointiaineena sekoitettiin päällystysväriin. Tulokset verrattin tavallisesti käytettyyn titaanidioksipigmenttiin. Tehtiin kolme koetta. Kontrollina (koe 1) käytettiin päällystyspastaa, joka sisälsi 15 % titaanidioksidia. Kokeessa 2 korvattiin puolet titaanidioksidista ja kokeessa nro. 3 korvattiin titaanidioksidi kokonaan yllä kuvatulla kationisella PCC-pigmentillä. Päällystettiin paperit, suoritettiin inkjet-painatus ja testattiin päällystetyt paperit ja painatusjäljet. Tulokset on esitetty taulukossa 3.A cationic PCC pigment dispersion made from a semi-dry filter cake using modified starch (Vector® 20157) as a dispersing agent was mixed with the coating color. The results were compared with the titanium dioxide pigment commonly used. Three experiments were performed. As a control (Experiment 1), a coating paste containing 15% titanium dioxide was used. In Test 2, half of the titanium dioxide was replaced in Test # 2. 3 was completely replaced by titanium dioxide with the cationic PCC pigment described above. The papers were coated, the inkjet printing was performed, and the coated papers and prints were tested. The results are shown in Table 3.

Taulukko 3Table 3

Fluoresenssin (eli vaaleuden ero mitattuna UV-valolla ja ilman sitä) parannus johtuu päällystysvärin pienentyneestä titaanidioksidipitoisuudesta. Päällystysvärien optinen tiheys väreillä Sininen, Magenta ja Keltainen nousi merkittävästi katumisella PCC:llä. Painovärin kuivaus nopeutui kationisella PCC:llä. Valkoisen, vasten painettua pintaa puristetun paperin vaaleuden väheneminen oli pienempi kuin kontrollilla.The improvement in fluorescence (i.e., the difference in brightness measured with and without UV light) is due to the reduced titanium dioxide content of the coating color. The optical density of the coating colors with the colors Blue, Magenta and Yellow increased significantly with cure PCC. Ink drying accelerated with cationic PCC. The lightness of the white paper pressed against the printed surface was less than that of the control.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä vain esimerkinomaisesti esitettyihin sovellutusmuotoihin. Keksintöä on tarkoitus soveltaa laajasti jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten suojapiirin rajoissa.The invention is not intended to be limited to the exemplary embodiments set forth above. The invention is intended to be extensively applied within the scope of the following claims.

Claims (38)

1. Menetelmä pigmenttilietteen valmistamiseksi, jossa epäorgaaninen pigmentti dispergoidaan veteen dispergointiaineen läsnä ollessa, tunnettu siitä, että epäorgaaninen pigmentti käsittää kationista kalsiumkarbonaattia, joka dispergoidaan kationisella biopolymeerillä sellaisen vesilietteen valmistamiseksi, jonka kiintoainepitoisuus on noin 30 - 75 paino-%, jolloin saatu pigmenttiliete pysyy stabiilina vähintään 2 viikon ajan, edullisesti vähintään 4 viikon ajan.A process for preparing a pigment slurry wherein the inorganic pigment is dispersed in water in the presence of a dispersant, characterized in that the inorganic pigment comprises a cationic calcium carbonate dispersed with a cationic biopolymer to produce an aqueous slurry having a sol For 2 weeks, preferably at least 4 weeks. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergoitava pigmentti on kuivan pigmentin, pigmentin vesilietteen tai pigmentin vesipitoisen tahnan muodossa.Process according to Claim 1, characterized in that the pigment to be dispersed is in the form of a dry pigment, an aqueous pigment slurry or an aqueous pigment paste. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergointiin tuodaan pigmenttiä, jonka varaustilaa ei muuteta anioniseksi pigmentin valmistuksen ja dispergionnin välisenä aikana.3. A process according to claim 1 or 2, characterized in that a pigment is introduced into the dispersion, the charge state of which is not altered between the preparation of the pigment and the dispersion. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 2 2 kalsiumkarbonaattipigmentin pinta-ala noin 5 - 100 m /g, etenkin noin 10 - 50 m /g.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface area of the 2 2 calcium carbonate pigment is about 5 to 100 m / g, in particular about 10 to 50 m / g. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti käsittää kalsiumkarbonaattia sekä jotain toista, etenkin valoa sirottavaa pigmenttiä, kuten titaanidioksidia, kaoliini, kipsi, silikaattipohjaista materiaalia, talkkia tai erilaista kalsiumkarbonaattia.A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pigment comprises calcium carbonate and another pigment, especially light scattering agent, such as titanium dioxide, kaolin, gypsum, silicate-based material, talc or various calcium carbonates. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti koostuu kalsiumkarbonaatista.Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the pigment consists of calcium carbonate. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti koostuu huokoisesta kalsiumkarbonaattimateriaalista, etenkin se koostuu kalsiumkarbonaatti-materiaalista, jonka partikkelit muodostuvat kalsiumkarbonaatti-agglomeraateista.Process according to Claim 6, characterized in that the pigment consists of a porous calcium carbonate material, in particular of a calcium carbonate material whose particles are composed of calcium carbonate agglomerates. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti käsittää saostettua kalsiumkarbonaattia tai koostuu siitä.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pigment comprises or consists of precipitated calcium carbonate. 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kationinen biopolymeeri on kationinen modifioitu, substituoitu tärkkelys tai kationinen sorbitoli tai maltodekstriini.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the cationic biopolymer is a cationic modified, substituted starch or a cationic sorbitol or maltodextrin. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifioitu, substituoitu tärkkelys käsittää kationisia, typpipitoisia substituentteja, kuten amiini- tai amidiryhmiä.Process according to claim 9, characterized in that the modified, substituted starch comprises cationic nitrogen-containing substituents such as amine or amide groups. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifioidu tärkkelyksen typpipitoisuus on noin 0,1-2 % sen kuivapainosta.The process according to claim 10, characterized in that the modified starch has a nitrogen content of about 0.1 to 2% by weight on a dry weight basis. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että modifioidun tärkkelyksen substituointiaste on 0,1-0,2, edullisesti noin 0,16.Process according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the degree of substitution of the modified starch is 0.1 to 0.2, preferably about 0.16. 13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti on saostettua kalsiumkarbonaattia, joka saostetun kalsiumkarbonaatin valmistusprosessin jälkeen on kuivattu.A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pigment is precipitated calcium carbonate which, after the process of making the precipitated calcium carbonate, is dried. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pigmentti on saostetun kalsiumkarbonaatin vesiliete tai -tahna, joka on saatu suodattamalla saostetun kalsiumkarbonaatin valmistusprosessista tuleva laimea saostetun kalsium-karbonaatin vesiliete.A process according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the pigment is an aqueous slurry or paste of precipitated calcium carbonate obtained by filtration of a dilute aqueous slurry of precipitated calcium carbonate resulting from the process of manufacturing the precipitated calcium carbonate. 15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesidispersio valmistetaan ilman polyelektrolyytin, kuten polyakrylaatin, lisäämistä ennen dispergointia, dispergoinnin aikana tai sen jälkeen.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous dispersion is prepared without the addition of a polyelectrolyte, such as polyacrylate, before, during or after the dispersion. 16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan dispersio, jonka vesifaasi on olennaisesti polyakrylaattivapaa, etenkin sen polyakrylaattipitoisuus on pienempi kuin 0,1 %, sopivimmin pienempi kuin 0,01 %, etenkin pienempi kuin 0,001 %, dispersion kuiva-ainepitoisuudesta.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that a dispersion having an aqueous phase which is substantially free of polyacrylate, in particular a polyacrylate content of less than 0.1%, preferably less than 0.01%, in particular less than 0.001%, is prepared . 17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää noin 0,1-2,0 paino-%, etenkin noin 0,5-0,99 paino-%, kuivapainostaan kationista tärkkelysjohdannaista.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it contains from about 0.1 to about 2.0% by weight, in particular from about 0.5 to about 0.99% by weight, of a cationic starch derivative on a dry basis. 18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - vesidispersion pigmenttipitoisuus noin 30-75 paino-%, edullisesti 50-60 paino-%, edullisimmin noin 57 paino-%, ja - vesidispersion dispergointiainepitoisuus on 0,2-5,0 paino-%, edullisesti 0,5-3,0 paino-%, edullisimmin 0,7-1,5 paino-%, erityisesti noin 0,7 paino-%.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that - the pigment content of the aqueous dispersion is about 30-75% by weight, preferably 50-60% by weight, most preferably about 57% by weight, and - the dispersant in the aqueous dispersion is 0.2-5.0 by weight, preferably from 0.5 to 3.0% by weight, most preferably from 0.7 to 1.5% by weight, in particular about 0.7% by weight. 19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuiva pigmentti tai pigmentin vesiliete tai -tahna; dispergointiaine ja tarvittaessa vettä johdetaan dispergointilaitteeseen, joka tyypillisesti on vastaiskumyllyperiaatteella toimiva hajoituslaite.A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dry pigment or aqueous pigment slurry or paste; the dispersant and, if necessary, water are introduced into the dispersant, which is typically a disintegrating device operating on a back-mill principle. 20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan vesidispersio, jonka Z-potentiaali pH-arvossa 9,5, 20 %:n kuiva-aineessa on ainakin +1 mV.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that an aqueous dispersion having a Z potential at pH 9.5 of 20% solids is at least +1 mV is prepared. 21. Epäorgaanista pigmenttiä ja dispergointiainetta käsittävä vesidispersio, tunnettu siitä, että epäorgaaninen pigmentti käsittää kationista kalsiumkarbonaattia, dispergointiaine käsittää kationisen biopolymeerin ja vesilietteen kiintoainepitoisuus on noin 30 - 75 paino-%, jolloin mainittu vesidispersio pysyy stabiilina vähintään 2 viikon ajan, edullisesti vähintään 4 viikon ajan.An aqueous dispersion comprising an inorganic pigment and a dispersant, characterized in that the inorganic pigment comprises a cationic calcium carbonate, the dispersant comprises a cationic biopolymer and the aqueous slurry has a solids content of about 30 to 75% by weight, wherein said aqueous dispersion remains stable for at least . 22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että vesilietteen vesifaasi on olennaisesti akrylaattivapaa, etenkin sen polyakrylaattipitoisuus on pienempi kuin 0,1 %, sopivimmin pienempi kuin 0,01 %, edullisesti pienempi kuin 0,001 %, dispersion kuiva-ainepitoisuudesta.Aqueous dispersion according to claim 21, characterized in that the aqueous phase of the aqueous slurry is substantially acrylate-free, in particular having a polyacrylate content of less than 0.1%, preferably less than 0.01%, preferably less than 0.001%, of the dry content of the dispersion. 23. Patenttivaatimuksen 21 tai 22 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että vesilietteen Z-potentiaali pH-arvossa 9,5, 20 %:n kuiva-aineessa on ainakin +1 mV.An aqueous dispersion according to claim 21 or 22, characterized in that the aqueous slurry has a Z potential of at least +1 mV at a pH of 9.5 in 20% solids. 24. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 23 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että 2 2 kalsiumkarbonaattipigmentin pinta-ala noin 5-100 m /g, etenkin noin 10-50 m /g.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 23, characterized in that the surface area of the 2 2 calcium carbonate pigment is about 5-100 m / g, in particular about 10-50 m / g. 25. Jonkin patenttivaatimuksen 21-24 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että pigmentti käsittää kalsiumkarbonaattia sekä jotain toista, etenkin valoa sirottavaa pigmenttiä, kuten titaanidioksidia, kaoliini, kipsi, silikaattipohjaista materiaalia, talkkia tai erilaista kalsiumkarbonaattia.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 24, characterized in that the pigment comprises calcium carbonate as well as another pigment, especially light scattering such as titanium dioxide, kaolin, gypsum, silicate-based material, talc or various calcium carbonates. 26. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 25 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että pigmentti koostuu kalsiumkarbonaatista.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 25, characterized in that the pigment consists of calcium carbonate. 27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että pigmentti koostuu huokoisesta kalsiumkarbonaattimateriaalista, etenkin se koostuu kalsiumkarbonaatti-materiaalista, jonka partikkelit muodostuvat kalsiumkarbonaatti-agglomeraateista.An aqueous dispersion according to claim 26, characterized in that the pigment consists of a porous calcium carbonate material, in particular of a calcium carbonate material whose particles are composed of calcium carbonate agglomerates. 28. Jonkin patenttivaatimuksen 21-27 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että pigmentti käsittää saostettua kalsiumkarbonaattia tai koostuu siitä.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 27, characterized in that the pigment comprises or consists of precipitated calcium carbonate. 29. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 28 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että modifioitu, substituoitu tärkkelys käsittää kationisia, typpipitoisia substituentteja, kuten amiini- tai amidiryhmiä.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 28, characterized in that the modified substituted starch comprises cationic nitrogen-containing substituents such as amine or amide groups. 30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että modifioidu tärkkelyksen typpipitoisuus on noin 0,1-2 % sen kuivapainosta.The aqueous dispersion according to claim 29, characterized in that the modified starch has a nitrogen content of from about 0.1% to about 2% by weight of its dry weight. 31. Jonkin patenttivaatimuksen 29 - 30 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että modifioidun tärkkelyksen substituointiaste on 0,1-0,2, edullisesti noin 0,16.An aqueous dispersion according to any one of claims 29 to 30, characterized in that the degree of substitution of the modified starch is 0.1 to 0.2, preferably about 0.16. 32. Jonkin patenttivaatimuksen 21-31 mukainen vesidispersio, tunnettu siitä, että pigmentti on saostettua kalsiumkarbonaattia, joka saostetun kalsiumkarbonaatin valmistusprosessin jälkeen on kuivattu.An aqueous dispersion according to any one of claims 21 to 31, characterized in that the pigment is precipitated calcium carbonate, which after drying the precipitated calcium carbonate is dried. 33. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 32 mukainen dispersio, tunnettu siitä, että - vesidispersion pigmenttipitoisuus noin 30-60 paino-%, edullisesti 50-60 paino-%, edullisimmin noin 57 paino-%, ja - vesidispersion dispergointiainepitoisuus on 0,2-5,0 paino-%, edullisesti 0,5-3,0 paino-%, edullisimmin 0,7-1,5 paino-%, erityisesti noin 0,7 paino-%, kuiva-aineesta laskettuna.Dispersion according to one of claims 21 to 32, characterized in that - the pigment content of the aqueous dispersion is about 30-60% by weight, preferably 50-60% by weight, most preferably about 57% by weight, and - the dispersant in the aqueous dispersion is 0.2-5 , 0% by weight, preferably 0.5-3.0% by weight, most preferably 0.7-1.5% by weight, especially about 0.7% by weight based on the dry matter. 34. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 33 mukaisen dispersion käyttö paperin tai kartongin täyteaineena, jolloin dispersio tarvittaessa laimennetaan vedellä ja johdetaan paperi- tai kartonkikoneen perälaatikkoon.Use of the dispersion according to any one of claims 21 to 33 as a filler for paper or board, wherein the dispersion, if necessary, is diluted with water and introduced into the headbox of a paper or board machine. 35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen käyttö paperin tai kartongin täyteaineena ilman erillisen retentioaineen käyttöä.Use according to claim 34 as a filler for paper or board without the use of a separate retention agent. 36. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 33 mukaisen dispersion käyttö paperin tai kartongin pintaliimaukseen, jolloin dispersio sekoitetaan tavanomaiseen pintaliimaukseen soveltuvaan kationiseen tärkkelykseen, ja levitetään seos kuivattuun rainaan.Use of the dispersion according to any one of claims 21 to 33 for surface sizing of paper or board, wherein the dispersion is mixed with a cationic starch suitable for conventional surface sizing, and the mixture is applied to a dried web. 37. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 33 mukaisen dispersion käyttö paperin tai kartongin päällystykseen, jolloin dispersio sekoitetaan päällystyspastaan, joka levitetään kuivattuun rainaan.Use of the dispersion according to any one of claims 21 to 33 for coating paper or cardboard, wherein the dispersion is mixed with a coating paste which is applied to a dried web. 38. Jonkin patenttivaatimuksen 21 - 33 mukaisen dispersion käyttö inkjet-paperin pigmenttinä tai täyteaineena. PatentkravUse of the dispersion according to any one of claims 21 to 33 as a pigment or filler in inkjet paper. claim
FI20135532A 2013-05-17 2013-05-17 A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use FI126543B (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135532A FI126543B (en) 2013-05-17 2013-05-17 A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use
CN201480040484.0A CN105556033A (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method of producing a pigment containing, cationic, high solids aqueous dispersion, aqueous dispersion containing pigments and use thereof
US14/891,767 US20160145807A1 (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method of producing a pigment containing, cationic, high solids aqueous dispersion, aqueous dispersion containing pigments, and use thereof
CN202010862555.2A CN112252074A (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method for producing pigment comprising cationic high-solids aqueous dispersion, aqueous dispersion comprising the pigment and use thereof
CA2949189A CA2949189C (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method of producing a pigment containing, cationic, high solids aqueous dispersion, aqueous dispersion containing pigments, and use thereof
JP2016513419A JP6687514B2 (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method for producing pigment-containing cationic high solid content aqueous dispersion, pigment-containing aqueous dispersion and use thereof
EP14739207.0A EP2997193A1 (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method of producing a pigment containing, cationic, high solids aqueous dispersion, aqueous dispersion containing pigments and use thereof
PCT/FI2014/050378 WO2014184449A1 (en) 2013-05-17 2014-05-19 Method of producing a pigment containing, cationic, high solids aqueous dispersion, aqueous dispersion containing pigments and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135532A FI126543B (en) 2013-05-17 2013-05-17 A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20135532A FI20135532A (en) 2014-11-18
FI126543B true FI126543B (en) 2017-02-15

Family

ID=51178954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20135532A FI126543B (en) 2013-05-17 2013-05-17 A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160145807A1 (en)
EP (1) EP2997193A1 (en)
JP (1) JP6687514B2 (en)
CN (2) CN105556033A (en)
CA (1) CA2949189C (en)
FI (1) FI126543B (en)
WO (1) WO2014184449A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3658253A4 (en) * 2017-07-14 2021-01-06 Omega Material Sciences, LLC Biopolymeric water treatment
CN113092738B (en) * 2021-04-15 2022-06-17 武汉理工大学 High-throughput screening method for strong thixotropy ink

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8927536D0 (en) * 1989-12-06 1990-02-07 Ecc Int Ltd Paper coating
US4892590A (en) * 1988-06-03 1990-01-09 Pfizer Inc. Precipitated calcium carbonate-cationic starch binder as retention aid system for papermaking
US5731034A (en) * 1990-12-04 1998-03-24 Ecc International Limited Method of coating paper
EP0499448A1 (en) * 1991-02-15 1992-08-19 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Production of paper
US5827398A (en) * 1996-02-13 1998-10-27 Allied Colloids Limited Production of filled paper
JP4439041B2 (en) * 1999-08-31 2010-03-24 奥多摩工業株式会社 Light calcium carbonate and ink jet recording paper using the same
BRPI0407018A (en) * 2003-01-13 2006-01-10 Imerys Pigments Inc Pigment composition, method of preparing a pigment, paper coating composition, and coated paper
US6811600B2 (en) * 2003-01-23 2004-11-02 Engelhard Corporation Chemically bulked kaolin clay pigment compatible with calcium carbonate and manufacture thereof
JP4179167B2 (en) * 2004-01-06 2008-11-12 日本製紙株式会社 Neutral newsprint for offset printing
FI120032B (en) * 2004-07-13 2009-06-15 Fp Pigments Oy Method and apparatus for making a calcium carbonate product, the product and its use
AU2005301351B2 (en) * 2004-11-08 2011-02-17 Akzo Nobel N.V. A process for the production of coated paper
JP4788429B2 (en) * 2005-03-25 2011-10-05 日本製紙株式会社 Paper with improved paper strength and stiffness, method for producing the same, and method for improving plastic wire wear
EP1712523A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-18 Omya Development AG Precipitated calcium carbonate pigment, especially for use in inkjet printing paper coatings
EP1712597A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-18 Omya Development AG Process for preparing precipitated calcium carbonate pigment, especially for use in inkjet printing pater coatings and precipitated calcium carbonate
JP4948796B2 (en) * 2005-07-15 2012-06-06 日本製紙株式会社 Coated paper for printing
US8747617B2 (en) * 2007-09-12 2014-06-10 Nalco Company Controllable filler prefloculation using a dual polymer system
JP2009242994A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Mitsubishi Paper Mills Ltd Method for producing calcium carbonate-filled paper
US9328463B2 (en) * 2010-11-17 2016-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Surface sizing composition for print media in digital printing
DK2662417T3 (en) * 2012-05-11 2016-02-01 Omya Int Ag STARCHES BASED PHCH
BR112015007620A2 (en) * 2012-10-05 2017-07-04 Specialty Minerals Michigan Inc cargo suspension and use in papermaking
BR112015007495A2 (en) * 2012-10-05 2017-07-04 Specialty Minerals Michigan Inc cargo suspension and its use in papermaking

Also Published As

Publication number Publication date
FI20135532A (en) 2014-11-18
EP2997193A1 (en) 2016-03-23
CN105556033A (en) 2016-05-04
JP2016521809A (en) 2016-07-25
US20160145807A1 (en) 2016-05-26
CA2949189C (en) 2023-08-01
CA2949189A1 (en) 2014-11-20
JP6687514B2 (en) 2020-04-22
CN112252074A (en) 2021-01-22
WO2014184449A1 (en) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220145536A1 (en) Process for treating microfibrillated cellulose
JP6862520B2 (en) Cellulose-derived composition
US9725599B2 (en) Surface-mineralized organic fibers
US20230243104A1 (en) Compositions
FI117873B (en) Fiber web and method of making it
JP2019510890A (en) Paper and board products
FI122674B (en) A method for manufacturing a fiber web
CA2904784A1 (en) Paper composition comprising high and low energy thermomechanical pulp
FI123224B (en) Fiber product and process for its manufacture
FI126543B (en) A process for the preparation of an aqueous pigment-containing cationic high solids dispersion, an aqueous pigment dispersion and its use
Anjikar Change of Filler from Talc to Wet Ground Calcium Carbonate-A Noble Way to Reduce Fiber Consumption
FI119443B (en) Procedure for making paper

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 126543

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B