FI56546C - Foerfarande foer framstaellning av finfoerdelade amorfa aluminiumsilikatpigment av kaolin - Google Patents

Description

ΓΒ1 ri1xKUULUTUSjULKAISU ----LBJ (11) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 56546 C Patentti -ay’inne tty 11 J2 1900 **Ag ( ') Patent «eddelat ^ (51) Ky.lk.*/lnt.CI,* C 09 C 1/40 SUOM I —FI N LAN D (21) Patenttihakemus — Patenuntöknlng 3507/73 (22) Hikemlspllvi — AniBknlngsdag 13.11.73 ' ' (23) AlkupSivt—Glltighetedag 13.11.73 (41) Tullut |ulkl$eksl — Bllvlt offcntlig .0$ ."(5

Patentti, ja rekisterihallitut ^ NlhUvilc.panon |. kuul.|ull«Uun pvm. -

Patent- och registerttyrelten Araökan utlagd och utLskrlftan publteerad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prlorltet (71) J.M. Huber Corporation, Locust, New Jersey, USA(US) (72) Orlando Leonard Bertorelli, Havre de Grace, Maryland, USA(US) (TM Berggren Oy Ab (5*0 Menetelmä hienojakoisten, amorfisten alumiinisilikaattipigmenttien valmistamiseksi kaoliinista - Förfarande för framställning av fin-fördelade, amorfa aluminiumsilikatpigment av kaolin Tämä keksintö koskee epäorgaanisia pigmenttejä ja tarkemmin sanoen hienojakoisten alumiinisilikaattipigmenttien valmistusta käsittelemällä hydrotermisesti puhdistettuja kaoliinisavipigmentte-jä.

Kuten alalla hyvin tiedetään kaoliinisavien käsittely tai puhdistus toteutetaan kahdella perusmenetelmällä. Ensimmäisestä käytetään yleensä nimitystä "kuiva prosessi" tai ilmavaahdotuspro-sessi, kun taas toinen on "märkä prosessi", jossa luokittelu saadaan aikaan vesisuspensiossa. Ensin mainitussa tai kuivassa prosessissa karkeiden hiukkasten ja epäpuhtauksien erotus suoritetaan jauhamalla kuivattu, epäpuhdas savi ja nostamalla halutun hienouden omaavat hiukkaset jauhatuskammioista ilmavirroilla. Toinen perustekniikka tai "märkä prosessi" on jonkin verran monimutkaisempi kuin kuiva prosessi ja siihen liittyy yleensä veteen suspendoitujen savijakei-den erottaminen tiettyihin valvottuihin hiukkaskokoalueisiin, jonka jälkeen savijakeet valkaistaan kemiallisin keinoin ja suodatetaan ja kuivataan tuote.

Kaoliinisavipigmenttien arvo riippuu huomattavassa määrin monissa sovellutuksissa, kuten paperin päällystyspigmenteissä, kumi- 56546 2 sekoitteiden lujituspigmenteissä jne. pigmentin väristä tai kirkkaudesta samoin kuin hiukkaskoosta tai sen alueesta, joka viimemainittu yleensä tunnistetaan painoprosenteissa hiukkasina, jotka ovat ylä-ja alapuolella kahden mikronin. Kuten tunnettua savet luokitellaan niiden kirkkauden mukaan määritettynä TAPPI'n tilapäisen standardin T 6il6-M-5ii mukaisesti.

Viime vuosina kaoliinisavien käsittelyä tai puhdistusta joko "märällä" tai "kuivalla" prosessilla on kehitetty siinä määrin, että kilpailu tuotteiden välillä on hyvin ankara. Kuitenkin vaikka kaoliinisavipigmentit, jotka on saatu kuivasta prosessista, ovat halvempia kuin märällä prosessilla tuotetut pigmentit, niiden käyttö useissa sovellutuksissa, erityisesti korkealuokkaisina paperin pääl-lystyspigmentteinä on ollut rajoitettua. Näin on siitäkin huolimatta, että märkänä käsitellyt savipigmentit ovat kalliimpia, niiden kosteuspitoisuus on suurempi ja niistä saadaan yleensä viskoosimmat paperin päällystysseokset.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa puhdistettujen kaoliinisavipigmenttien ominaisuuksia, erityisesti niiden, jotka on valmistettu edellä mainituilla prosesseilla, siten että tuotettuja pigmenttejä voidaan käyttää sovellutuksiin, joita tähän saakka on pidetty epäkäytännöllisinä.

Yhteenvetona tämä keksintö tarjoaa käytettäväksi erittäin tehokkaan ja yksinkertaistetun menetelmän valmistaa puhdistetuista kaoliinisavipigmenteistä hienojakoisia alumiinisi likaattipigmentte-jä, joilla on parantunut kirkkaus. Vaikka keksinnön ainutlaatuisia tuotteita voidaan käyttää moniin sovellutuksiin, kuten maalien täyteaineina, kumisekoitteiden täyteaineina yms., niillä on erityistä käyttöä niiden korkeasta kirkkaudesta johtuen paperin päällystyksessä. Keksintö perustuu odottamattomaan havaintoon, että puhdistettujen kaoliinisavipigmenttien hydroterminen käsittely, jota kuvataan yksityiskohtaisesti jäljempänä, jaksollisen järjestelmän ryhmän Ha maa-alkalimetallihydroksidilla, erityisesti niillä, jotka ovat neljännessä ja korkeammissa jaksoissa (so. atomiluvut yli 19) saa lähtöaineen muuttumaan amorfisiksi, ei-kiteisiksi alu-miinisilikaattipigmenteiksi, joilla on parantunut kirkkaus. Yleisesti puhuen keksinnön menetelmän mukaisesti puhdistettujen kaoliinisavipigmenttien ja maa-alkalimetallihydroksidin vesisuspensiolle suoritetaan hydroterminen käsittely valvotuissa lämpötila-, paineja aikaolosuhteissa oleellisesti täydellisen reaktion aikaansaamiseksi reagoivien komponenttien välillä. Näin ollen tämä keksintö tarjoaa käytettäväksi yksinkertaistetun menetelmän korkealuokkaisen, 56546 kirkkaudeltaan parannetun paperin päällystyspigmentin valmistamiseksi suhteellisen halvoista puhdistetuista kaoliinisavipigmenteistä, jotka on saatu yllä kuvatuista prosesseista.

Tämän keksinnön yleisenä tarkoituksena on näin ollen saada aikaan hienojakoinen, amorfinen maa-alkalimetalli-alumiinisilikaat-ti, jolla on suuri kirkkaus, ja ainutlaatuinen prosessi sen valmistamiseksi.

Toinen ja yksityiskohtaisempi tarkoitus on saada aikaan menetelmä kirkkaudeltaan parantuneiden alumiinisilikaattipigment-tien valmistamiseksi käsittelemällä hydrotermisesti puhdistettuja kaoliinisavipigmenttejä.

Vielä eräänä tarkoituksena on saada aikaan uusia maa-alka-limetalli-alumiinisilikaattipigmenttejä vesipitoisista alumiini-silikaattipigmenteistä, jotka sisältävät pääasiassa kaoliniittimine-raalia, jolla on erityistä käyttöä paperin päällystyksessä.

Tapa, jolla edellä olevat ja muut tarkoitukset saavutetaan tämän keksinnön mukaisesti, on helpompi ymmärtää seuraavan yksityiskohtaisen kuvauksen valossa, jossa esitetään erityisen edulliset menetelmä- ja seosmuodot kuvaamistarkoituksessa.

Kuten yllä yleisesti esitettiin tämä keksintö perustuu havaintoon, että kirkkaudeltaan parantuneita amorfisia, ei-kiteisiä alumiinisilikaattipigmenttejä voidaan valmistaa käsittelemällä hydrotermisesti puhdistettuja kaoliinisavipigmenttejä valikoiduilla jaksollisen järjestelmän ryhmän Ha maa-alkalimetallien hydroksideilla. Näitä ovat neljännen ja sitä korkeampien jaksojen ryhmän Ha maa-alkalimetallien (so. atomiluvut yli 19)» erityisesti kalsiumin, strontiumin, bariumin ja radiumin hydroksidit. Laajimmassa mielessään keksinnön menetelmässä muodostetaan vesidispersio puhdistetusta kaoliinisavipigmentistä ja maa-alkalimetallihydroksidista ja suoritetaan sen jälkeen dispersiolle hydrotermistä käsittelyä valvotuissa lämpötila- ja paineolosuhteissa riittävä aika reaktion aikaansaamiseksi pigmentin ja hydroksidin välille. Tällä tavalla, ja tähän tämä keksintö perustuukin, lähtöaineena käytetty, puhdistettu kaoliinisavipigmentti muutetaan tuotteeksi, jonka kirkkaus on 10-12 pistettä korkeampi kuin lähtöaineella. Tämä on todella odottamatonta.

Tässä mielessä ja kuten alalla tiedetään kaoliinisavi on vesipitoista alumiinisilikaattia, jota voidaan esittää empiirisellä kaavalla: A1203 . 2 Si02 · 2H20 56546 4 Tässä käytettynä sanonta "puhdistettu kaoliinisavipigmentti” käsittää ne pigmentit, jotka sisältävät pääasiassa kaoliniittimine-raalia, ovat vapaita epäpuhtauksista, kuten bentoniittisavi, ja joilla on sellainen hiukkaskoko, että vähintään 60 paino-# on pienempiä kuin 2 mikronia. Tämän keksinnön erityisen edullisessa suoritusmuodossa lähtöaineena käytetty puhdistettu kaoliinipigmentti on valmistettu joko kuiva- tai märkävaahdotusprosesseilla ja sen kosteuspitoisuus on alle 27, GE-kirkkaus luokkaa 78-80 ja hiukkaskoko-jakautuma, jossa n. 60-70 paino-# on pienempiä kuin 2 mikronia ja n. 10-15 paino-# on suurempia kuin 5 mikronia. Kuten yllä lyhyesti esitettiin on havaittu, että toteutettaessa keksinnön menetelmää lähtöaineen kirkkaus kohoaa n. 10-12 pistettä. Näin ollen kun käytetään ilmavaahdotuksella valmistettua pigmenttiä, jonka kirkkaus on luokkaa n. 80, saadaan pigmentti, jonka kirkkaus on vähintään 90. Karkeammasta vedellä fraktioidusta kaoliinista saaduilla tuotteilla voidaan saavuttaa tiettyjä etuja erikoispaperisovellutuksissa.

Kääntyäksemme nyt spesifisempien yksityiskohtien puoleen on havaittu, että käytetyn maa-alkalimetallihydroksidin määrä on merkityksellinen ja sen on oltava luokkaa vähintään 1 mol/mol käytettyä savipigmenttiä. Toisin sanoen maa-alkalimetallihydroksidin ja kaolii-nipigmentin välisen moolisuhteen on oltava vähintään 1:1 ja se voi olla niinkin suuri kuin 5=1- Tässä mielessä on havaittu olevan erityisen edullista käyttää vähemmän kuin teoereettinen määrä kaoliinipigmenttiä. Erityisen suositeltava hydroksidin ja saven välinen moolisuhde on 1:3/4. Yleisesti voidaan kyseessä oleva kokonaisreaktio kiteyttää seuraavasti: XOH + Al203-2Si02-2H20—>X0-Al205*2Si02*2H20 + H20 jossa X on maa-alkalimetalli, joka valitaan jaksollisen järjestelmän neljännen tai korkeampien jaksojen ryhmästä Ha.

Reagenssien väkevyyden lisäksi on havaittu, että prosessi-muuttujat, jotka ovat merkityksellisiä keksintöä toteutettaessa, ovat reaktiolämpötila, reaktioaika ja reaktiomassan pH. Tässä mielessä puhdistetun pigmentin ja hydroksidin dispersion hydroter-minen käsittely on suositeltavaa suorittaa lämpötiloissa välillä n. 100-200°C ja erityisen edulliset tulokset saadaan lämpötiloissa välillä 100-l80°C. Vaikka optimireaktiolämpötilat vaihtelevat hieman riippuen kulloinkin käytetystä hydroksidista, ovat yllä esitetyt lämpötila-alueet tarpeen halutun kirkkauden omaavan pigmentin aikaansaamiseksi.

56546

Reaktioaika on huomattavassa määrin riippuvainen käytetystä lämpötilasta. Kuitenkin jotta saataisiin pigmentti, jonka kirkkaus on n. 10-12 pistettä korkeampi kuin lähtöaineella, tarvitaan vähintään n. 1-2 tunnin reaktioaika. Kuten esitettiin reaktiomas-san pH on kriittinen. Sopivia pH-alueita ovat 8-12 suositeltavan alueen ollessa luokkaa n. 10-12. Reaktio on mennyt oleellisesti loppuun, kun reaktion pH on laskenut pH-arvosta n. 12 pH-arvoon n. 10 ja mieluummin arvoon 10,5.

Keksinnön menetelmää toteutettaessa puhdistetun kaoliini-pigmentin ja maa-alkalimetallihydroksidin vesisuspension hydroter-minen käsittely suoritetaan suljetussa astiassa yllä esitetyissä lämpötiloissa, so. 100-200°C:ssa ja korotetuissa paineissa, jotka tällaisissa lämpötiloissa saavutetaan. Kuten tunnettua savien tai savityyppisten pigmenttien hydroterminen käsittely voidaan toteuttaa esim. syöttämällä höyryä käytetyn astian vaippaan tai syöttämällä suoraan korkeapainehöyryä reaktoriin. Mitä tahansa sopivaa paine-laitteistoa, joka on varustettu laitteilla vesisuspension tai -dispersion ylläpitämiseksi suurella sekoitusnopeudella ja/tai varustettu laitteilla paineistetun höyryn syötön valvomiseksi jne, voidaan käyttää. Esimerkkejä tällaisesta tekniikasta on paljastettu amerikkalaisissa patenteissa 3 033 648 ja 3 115 391. Tässä mielessä on tähän saakka ehdotettu käsiteltäväksi savia tai piipitoisia pigmenttejä hydrotermisesti erilaisten aineiden, kuten kalsiumhydroksi-din läsnäollessa. Tällainen prosessi esitetään esim. amerikkalaisessa patentissa 2 742 345- Tässä patentissa esitetään menetelmä bentoniittisaven muuttamiseksi hienojakoiseksi tuotteeksi, jolla on alhainen irtotiheys, autoklavoimalla bentoniitin ja kalsiumhydroksi-din vesisuspensiota lämpötilassa välillä 150-250°C. Kuitenkin kuten alaan perehtyneet helposti havaitsevat, tämä keksintö on selvästi erotettavissa edellä mainitussa patentissa paljastetusta prosessista samoin kuin muistakin tunnetuista prosesseista sekä käytettyjen lähtöaineiden tai pigmenttien luonteen puolesta että sen havainnon puolesta, että käsitelty savi voidaan muuttaa korkealuokkaisiksi, paperin päällystyspigmenteiksi, joilla on parantunut kirkkaus.

Tarkastellaksemme jälleen keksinnön yksityiskohtia käsiteltäessä kiinteitä aineita hydrotermisesti käytetään hiukkasmaisen aineen vesilietettä tai -liejua. Tämän keksinnön mukaisesti lietteen väkevyys ei ole kriittinen ja se voi vaihdella laajasti. Niinpä kiinteiden aineiden prosenttimäärä voi vaihdella välillä n. 10-50 %. Väkevyydeltään alle 10 % olevia lietteitä ei suositella käytännön 6 56546 syistä, kun taas kiinteän aineen väkevyydeltään yli 50 paino-% olevia lietteitä on vaikea pumpata, minkä vuoksi niitä ei myöskään suositella. Lieteväkevyydet ovat mieluummin n. 15-40 paino-% kiinteitä aineita. Ellei käytetä maa-alkalimetallihydroksidin vedetöntä muotoa, hydroksidin liuoksessa läsnä olevan veden määrä on otettava huomioon valmistettaessa lietettä, jossa on jokin määrätty kiinteiden aineiden pitoisuus.

Kuten yllä yksityiskohtaisesti esitettiin, puhdistettuja kaoliinipigmenttejä, jotka sopivat tähän keksintöön, ovat ne, jotka sisältävät pääasiallisena aineosana kaoliniittimineraalia. Erityisen edullinen kaoliinipigmentti, jota voidaan käyttää tässä keksinnössä, on ilmavaahdotettu vesipitoinen alumiinisilikaatti, jota J.M. Huber Corporation myy kauppanimellä "HI-WHITE". Kuitenkin myös muita ilmavaahdotuksella valmistettuja pigmenttejä ja savia, kuten kauppanimellä "SUPREX" myytäviä voidaan käyttää.

Vedellä fraktioituja kaoliineja, kuten karkeajakoista vedellä fraktioitua Georgia-kaoliinia, jonka hiukkaskokojakautumas-ta 30-40 % on pienempiä kuin 2 mikronia ja jota J.M. Huber Corporation myy kauppanimellä CWP, voidaan käyttää. Muita vedellä fraktioituja kaoliineja, kuten Georgia-kaoliineja, joiden hiukkasista 92-95 % ja 80-82 % on pienempiä kuin 2 mikronia ja joita J.M. Huber Corporation myy tässä järjestyksessä kauppanimillä "HYDRAGLOSS" ja "HYDRASPERSE", voidaan menestyksellisesti käyttää tämän keksinnön prosessissa.

Keksintöä kuvataan tarkemmin seuraavilla esimerkeillä, jotka esittävät erityisen edullisia menetelmäsuoritusmuotoja.

Vaikka esimerkit kuvaavat keksintöä, niiden ei ole tarkoitettu rajoittavan sitä niihin.

Esimerkki I

Yksi mooli kalsiumhydroksidia CaCOH^ - 74,1 g - lietettään ja dispergoitiin 1400 ml:an tislattua vettä 2 litran Parr-paine-reaktorissa. Kolme neljännesmoolia (189 g) "HI-WHITE"-savea (rekisteröity tavaramerkki) lietettään kalsiumhydroksidilietteeseen, kunnes se oli dispergoitunut hyvin. Saadun lietteen väkevyys oli suunnilleen 18 paino-SS kiinteitä aineita. Reaktori suljettiin ja o sitä kuumennettiin voimakkaasti sekoittaen n. 140 C:ssa 90 minuuttia. Reaktiomassa pidettiin pH-arvossa n. 11-12. Tämän reaktiojakson päätyttyä liete jäähdytettiin huoneenlämpötilaan, poistettiin reaktorista ja suodatettiin. Suodoskakku pestiin tislatulla vedellä vapaan kalsiumhydroksidin poistamiseksi ja kuivattiin sitten. Reak- 7 56546 tiosaaliin havaittiin olevan 210,0 g. Tuotteen GE-kirkkaus oli 90, mikä merkitsee 10 pisteen nousua lähtöaineena käytetyn f,HI-WHITE,r-tuotteen yläpuolelle.

Esimerkki II

Esimerkin I menettely toistettiin paitsi, että reaktiota pidettiin 177°C:n lämpötilassa kahden tunnin ajan. Tuotteen GE-kirkkauden havaittiin olevan 92,0.

Esimerkki III

Esimerkin I yleinen menettely toistettiin viiden (5) koe-suorituksen sarjassa paitsi, että esimerkin I kalsiumhydroksidi korvattiin yhdellä moolilla bariumhydroksidia, radiumhydroksidia ja strontiumhydroksidia. Kunkin kokeen reaktiotuote koostui amorfisista, ei-kiteisistä hiukkasista, joiden GE-kirkkaus oli luokkaa n.

90.

Esimerkki IV

Esimerkkien I ja III menettelyt toistettiin paitsi, että sarjassa kokeita reaktiolämpötiloja vaihdeltiin 20°C:sta (30°C:n lisäyksin) 200°C:en. Kirkkauden kasvua (lähtöaineeseen verrattuna), joka oli luokkaa 5~8 pistettä, saatiin aikaan lämpötiloissa n. 20-100°C. Kuitenkin lämpötiloissa n. 100-200°C saatiin kirkkauden kasvua 10-12 pistettä. Sarjassa lisäkokeita reaktiolämpötila pidettiin vakiona (150°C:ssa) ja reaktioaikaa vaihdeltiin 1 tunnista kahteen tuntiin (20 minuutin lisäyksin). Tuotteen kirkkauden kasvu 1 tunnin ajasta kahden tunnin aikaan oli n. 4 pistettä.

Kuten yllä olevat esimerkit todistavat, tämän keksinnön ainutlaatuisten hienojakoisten alumiinisilikaattien kirkkaus on n. 10-12 pistettä korkeampi kuin käytetyllä lähtöaineella. Tuotteen erityisominaisuuksia ovat: ominaispainot n. 2,0-2,5, tiivistiheys 5 2 n. I5O-25O kg/m ja pinta-alat n. 10-15 m /g.

Esimerkki V

Tässä esimerkissä keksinnön tuotetta verrattiin märkäpro-sessilla valmistettuun paperinpäällystyspigmenttiin, jota J.M.

Huber Corporation myy kauppanimellä "HYDRATEX" ja esimerkin I "HI-WHITE"-pigmenttiin, joka ei ollut hydrotermisesti käsitelty. Kokeet suoritettiin päällystetyllä aikakausilehtilaadulla käyttäen seuraavaa menettelyä.

Päällystysseos - yhteensä 62 % kiinteitä aineita. 80,05 osaa Stayco M ja 6,9 osaa Dow Latex 169 100 osaa kohti pigmenttiä.

Raakapaperi - 23 kg:n neliöpainoista, valmistaja Mead Paper Company, Kingsport, Tennessee.

56546 8 Päällyste - 3,2 kg levitettynä vain viirapuolelle Keegan-päällystäjän liikkuvalla terällä.

Kalanterointi - 4 puristuskohtaa arvolla 1500 p.l.i.

Käsittelyjen vaikutus päällystettyyn aikakausilehtilaa-tuun esitetään taulukossa I.

Taulukko I

Päällysteseosten visko- Päällystetyt paperit - 3,2 kg:n siteetti päällyste

Kuiva-aine Brookfield Kiilto Hiirmen- GE-kirk- Painettani 20 rpm Cps % nys % kaus vuus HI-WHITE 62 6200 50,0 92,82 80,0 60,0 (ei hydroter-misesti käsitelty)

Esimerkin I

tuote 62 6200 59,1 .91,62 90,0 7 0 HYDRATEX 62 6500 59,0 91,00 88,0 7 0

Yleensä on havaittu suositeltavaksi antaa kalsium- ja strontiumhydroksidien reagoida kaoliinin kanssa suuremmissa kuin ekvimolaarisissa suhteissa. Barium- ja radiumhydroksidit reagoivat hydrotermisesti ekvimolaarisessa suhteessa kaoliinin kanssa.

Kalsiumhydroksidin hydroterminen reaktio kaoliinin kanssa on mennyt oleellisesti loppuun suunnilleen yhdessä tunnissa prosessissa, joka alkaa huoneenlämpötilassa ja reagoi 8,4-8,7 aty:n höyrypaineessa. Kuitenkin muut erikoistarkoituksiin halutut pigmentin ominaisuudet esimerkiksi paperiteollisuudessa, kuten pH, märkäkakun kosteus ja kuivakirkkaudet voivat vaatia luokkaa 4 tuntia olevan kokonaisreaktioajan niiden morfologisten muutosten loppuunsaattamiseksi, jotka ovat tarpeen haluttujen ominaisuuksien varmistamiseksi.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että kalsiumhydroksidi reagoi hydrotermisesti kaoliinin kanssa molaarisessa painosuhteessa, joka on hieman suurempi kuin odotettu 1:1. Moniin käyttötarkoituksiin voidaan kalsiumhydroksidin ja kaoliinin väliseen reaktiokykyyn perustuen suositella moolisuhdetta, joka on luokkaa 4:1 tai 5:1 ja sillä voidaan saada aikaan ylimääräistä kirkkauden kasvua.

Kuten yllä esitettiin tämän keksinnön alumiinisilikaatti-pigmentit voidaan valmistaa mistä tahansa useista kaoliinimateriaa-leista. On toivottavaa, että tällaisten savien G.E.-mittarin kirk-kausarvo on luokkaa 80.

Sammutetut kalkit tai juuri sammutettu CaCOH^, joka on valmistettu sammuttamattomasta kalkista, voidaan käyttää tämän 9 S6S46 keksinnön prosessissa. On kuitenkin toivottavaa, että sammutetun kalkin G.E.-mittarin kirkkaus on vähintään 93,0.

Kemiallisesti käsiteltyjä ja valkaistuja savia voidaan haluttaessa luonnollisesti käyttää tämän keksinnön toteutuksessa.

Pieni määrä hiekkaa sekä käytetyissä savissa että sammutetuissa kalkeissa on toivottava.

Seuraava esimerkki esitetään tyypillisenä menettelynä, jota käytetään tämän keksinnön toteutuksessa.

Esimerkki VI

340 kg kalsiumalumiinisilikaattia valmistettiin 6l kg:sta sammuttamatonta kalkkia, 272 kg:sta vedellä fraktioitua Georgia-kaoliinia ja 24l litrasta vettä.

Sammuttamaton kalkki sammutettiin vedellä tasaisen pastan aikaansaamiseksi ja sen annettiin vanhentua suunnilleen kaksi tuntia. Vanhennuksen jälkeen pasta ohennettiin lisäämällä vettä tarvittavaan 24l litraan asti ja pumpattiin 40 meshin seulan läpi 300 litran autoklaaviin.

Savi lietettiin suoraan ko. 300 litran autoklaaviin, joka sisälsi kalkkilietteen sellaisen lietteen aikaansaamiseksi, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 0,16 kg/1. Kun 272 kg savea oli perusteellisesti dispergoitu, reaktori suljettiin ja sitä kuumennettiin höyryllä 1 tunti 8,4 aty:n höyrynpaineen saavuttamiseksi.

Reaktioaika mitattiin alkaen tästä pisteestä (so. 8,4 aty 1 tunnin kuluttua). Maksimipaine saavutettiin yhden tunnin reaktio-ajan jälkeen (so. 2 tuntia kuumennusta yhteensä).

Viiden tunnin reaktioajan kuluttua (yhteensä 6 tuntia kuumennusta) höyry suljettiin ja liete jäähdytettiin.

Reaktiotuote suodatettiin kiertohaihduttimella, jolloin saatiin märkä kakku, jonka kosteus oli 72 % ja kuiva-ainepitoisuus 0,32 kg/1 ja kuivattiin sitten kaasulämmittimellä lautaskuivurilla.

Kuivattu tuote jauhettiin vasaramyllyssä ja pakattiin. Esimerkki VII

Valmistettiin aineosiltaan ja väkevyydeltään samanlainen saven ja sammuttamattoman kalkin liete kuin esimerkissä VI. Hyvin sekoitetusta emälietteestä otettiin näyte suoraan reaktorista ennen kuin lämmitys aloitettiin. Käsittelyn kuluessa otettiin lietteestä näyte joka puolen tunnin kuluttua mukaanluettuna kahden tunnin reaktioaika. Tämän ajan päätyttyä otettiin näyte joka tunnin kuluttua vielä kolmen tunnin ajan. Kaikki saadut näytteet suodatettiin, kuivattiin ja analysoitiin röntgensädediffraktioanalyysi mukaan-Iuottuna.

56546 10

Tulokset on koottu alla olevaan taulukkoon II.

Taulukko II

Reaktioajan vaikutukset kalsiumalumiinisilikaatin ominaisuuksiin, joka on valmistettu kalsiumhydraatista ja vedellä fraktioidusta savesta

Reaktio- Reakto- Suoto- Reaktio- Kirkkaus 20 56: sen Kalkkipitoi- aika rin pai- kakun lietteen (G.E.) pigmen- suus XRD-ana- (tuntia) ne (aty) kosteus,S? pH tin pH lyysillä 0 0 37,0 12,5 84,7 11,9 Kaikki läsnä 1/2 2,1 37,0 12,4 84,7 11,9 " 1 8,5 68,7 12,4 83,0 11,8 Jälkiä 1 1/2 9,4 71,0 12,3 83,5 11,4 Ei lainkaan 2 9,5 71,2 12,1 83,6 11,2 " 3 9,5 71,2 12,0 84,1 11,1 4 9,5 71,2 11,8 85-,4 10,8 " 5 9,5 71,2 11,7 85,5 10,8

Esimerkki VIII

Noudatettiin samoja menettelyjä kuin esimerkissä VII kalsium-alumiinisilikaatille, joka oli valmistettu sammutetusta kalsiumok-sidista ja vedellä fraktioidusta savesta. Tulokset esitetään alla olevassa taulukossa III.

Taulukko III

Reaktioajan vaikutus kalsiumalumiinisilikaatin ominaisuuksiin, joka on valmistettu sammutetusta kalsiumoksidista ja vedellä fraktioidusta savesta

Reaktio- Reakto- Suoto- Reaktio- Kirkkaus 20 56:sen Kalkkipitoi- aika rin pai- kakun lietteen (G.E.) pigmentin suus XRD-ana- (tuntia) ne (aty) kosteus,% pH pH lyysillä 0 0 32,9 11,9 83,5 12,4 Kaikki läsnä 1/2 6,3 60,0 11,9 83,7 12,4 1/2 läsnä 1 8,4 66,8 11,8 83,8 12,3 Jälkiä 1 1/2 9,2 68,6 11,7 84,0 11,1 Ei lainkaan 2 9,5 68,7 11,6 84,3 11,1 3 9,5 70,9 11,3 85,2 11,0 4 9,5 71,0 11,3 85,2 11,0 5 9,5 71,2 11,3 85,4 11,0 " 6 3,5 71,8 11,2 85,7 11,0

Esimerkki IX

Moolia kohti savea käytettyjen CaO-moolien määrää vaihdeltiin esimerkin VI prosessissa. Röntgensädediffraktioanalyysin tulokset esitetään taulukossa IV alla. Saatujen kalsiumalumiini- 11 66546 silikaattien kemiallis-fysikaaliset ominaisuudet esitetään taulukossa V alla.

Taulukko IV

Moolia kohti savea Reaktiotuotteen XRD-analyysi

käytetyt CaO-moolit % savea jäljellä % kalkkia jäljellä I

5 Ei lainkaan 20 4 " Ei lainkaan 3 10 " 2 40 " 1 60 "

Taulukko V

Moolisuhde % LOI 20% Kirkkaus öljyn Valley- Irto- kg/cm^

Ca(0H)~/savi pH absorptio kuluma tiheys tiiviinä (cm3/100 g) 5 16,8 11,8 90,0 44 325 0,401 0,835 4 15,8 11,2 90,0 44 312 0,295 0,626 3 15,5 10,9 88,9 58 265 0,209 0,4l8 2 15,3 10,7 84,6 78 178 0,213 0,385 1 14,8 10,7 82,5 78 144 0,233 0,433

Kalkista ja savesta valmistetut kalsiumalumiinisilikaatit ovat hienojakoisia, hiukkasmaisia pigmenttimateriaaleja. Sen morfologinen hiukkasrakenne osoittaa, että kalkki on reagoinut saviki-teen pinnalla tuhoten näin sen tyypillisen levymäisen hiukkasmuodon.

Se on reaktiokykyinen vahvojen ja heikkojen happojen kuten hiili-hapon ja kaikkien mineraalihappojen kanssa. Hiilihapon kanssa saadaan kalsiumkarbonaatin ja alumiinisilikaatin seos. Rikkihapon kanssa voidaan valmistaa CaS0^:n ja alumiinisilikaattien seos.

Molempia tuotteita voidaan pitää kalsiumalumiinisilikaatin johdannaisina ja ne ovat luonteeltaan pigmenttimäisiä.

Happojen kanssa, jotka muodostavat liukoisen kalsium-suolan, voidaan valmistaa johdannainen, jolla on kaoliinin kemiallinen koostumus, pinta-ala 65 m2/g ja öljyn absorptio 120 ml/100 g.

Se voidaan luokitella uudelleen muodostetuksi kaoliiniksi. Tätä pigmenttituotetta voidaan pitää kalsiumalumiinisilikaatin johdan- \ naisena.

Kalsiumalumiinisilikaattia voidaan käyttää happoa sitovana aineena kemiallisille aineille, jotka hajoavat luovuttaen happoa, kuten kloorivetyhappoa polyvinyylikloridista. Tuote on veteen liukenematon, mutta liukenee etikka-, kloorivety- ja typpihappoon.

12 56S46

Muita sopivia ominaisuuksia kalsiumalumiinisilikaatille, joka on valmistettu ilmavaahdotetusta ja vedellä fraktioidusta kao-liinisavesta luetellaan alla taulukossa VI. Alhaiset tiheydet tekevät niistä täyteainetyyppisiä hienoja hiukkasmaisia aineita.

Taulukko VI

Kalsiumalumiinisilikaatin fysikaaliset ominaisuudet

Käytet- Kosteus- Ominais- öljyn Tiheys Valley- S/A

ty savi % paino absorptio kg/cm? kuluma 2, cnr/100 g Irto Tiivis g

Vedellä fraktioitu kaoliini 1,2 2,53 63 0,27 0,53 68,5 31,5

Ilmavaahdotettu kaoliini 1,1 2,53 50 0,24 0,45 70 37,0 Tämän keksinnön tuotteiden muut paperinpäällystysominai-suudet määritettiin käyttäen julkaisupaperin päällystevärikokoon-panoa, jonka perusmassana oli tärkkelys, päällystetyn liuskan valmistamiseksi. Tulokset esitetään taulukossa VII alla, jossa käytettiin vertailuaineina sellaisen delaminoidun päällystesaven 100 $:sta päällysteväriä, jota Freeport Kaolin Company myy kauppanimellä "NUCLAY" ja päällystettyä liuskaa, jossa oli käytetty "NUCLAY"-ja "HI-OPAQUE"-valmisteita (Freeport Kaolin Company'n kauppanimi osittain kalsinoidulle savelle) suhteissa, jotka esitetään taulukossa VII alla. Viimemainittu korvataan samalla painomäärällä tämän keksinnön tuotteita päällystetyssä liuskassa.

Taulukko VII

Paperinpäällystysominaisuudet Väriominaisuudet Näyte Kuiva-aine-^ Brook-viskosi- Hercules visko- teetti 20 rpm siteetti CPS Dyneä/1100 rpm 100 % Nuclay 53 6800 13 92.5 % Nuclay + 7,5 ί

Hi-Opaque 53 7300 13,7 7 1/2 % kalsiumalumiini-silikaattia ilmavaahdotetusta kaoliinista + 92,5 % Nuclay 53 7700 15,2 7 1/2 % kalsiumalumiini-likaattia vedellä fraktioidusta kaoliinista + 92.5 % Nuclay 53 8400 15,0 $6546 13 Päällystysominaisuudet Näyte G. E.- 75° B&L Valkoisuus- MAN- Kiillon kirkkaus kiilto himmeys kerroin paino- kesto laatu 100 % Nuclay 71,1 36,1 83,4 54,2 55 48,1 92.5 % Nuclay + 7.5 % Hi-Opaque 71,6 36,2 83,8 56,2 55 47,3 7.5 % kalsiumalu-miinisilikaattia ilmavaahdotetusta kaoliinista + 92.5 # Nuclay 71,6 34,7 83,5 55,5 55 46,6 " 7,5 % kalsiumalu- miinisilikaatt ia vedellä fraktioidusta kaoliinista + 92,5 % Nuclay 72,1 37,0 84,3 57,3 56 49,5

Vaikka yllä on yksityiskohtaisesti kuvattu tämän keksinnön erityisen suositeltavaa suoritusmuotoa, kuvauksen ei ole tarkoitettu rajoittavan keksintöä tässä paljastettujen suoritusmuotojen erityismuotoihin, sillä ne on tulkittava mieluummin kuvaaviksi kuin rajoittaviksi ja alaan perehtyneille on ilmeistä, ettei keksintö ole niin rajoitettu. Keksinnön väitetään kattavan kaikki ne muutokset ja muunnelmat keksinnön erityisesimerkistä, joka tässä on paljastettu kuvaamistarkoituksessa, jotka eivät muodosta poikkeamia keksinnön hengestä ja tarkoituksesta.

s

Claims (8)

56546 14

1. Menetelmä hienojakoisten amorfisten alumiinisilikaattipig-menttien valmistamiseksi, joilla on erityistä käyttöä paperin päällystyksessä, jossa menetelmässä muodostetaan puhdistetun kaoliini-pigmentin vesidispersio, joka sisältää pääasiassa kaoliniittimine-raalia, tämä vesidispersio saatetaan kosketukseen sellaisen maa-alkalimetallin hydroksidin kanssa, jonka atomiluku on yli 19 ja dispersiolle suoritetaan hyrdoterminen käsittely n. 100-200°C:n lämpötilassa riittävän pitkä aika kaoliinipigmentin muuttamiseksi alumiinisilikaattipigmentiksi, tunnettu siitä, että metallihydroksidin ja pigmentin moolisuhde vesidispersiossa on vähintään 1:1, jolloin saadaan alumiinisilikaattipigmentti, jonka kirkkaus on vähintään 10-12 pistettä korkeampi kuin lähtöaineena käytetyllä kao-liinipigmentillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maa-alkalimetallin hydroksidi on kalsiumhydroksidi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maa-alkalimetallin hydroksidi valitaan ryhmästä, johon kuuluvat kalsium-, strontium-, barium- ja radiumhydroksidi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sen hydroterminen käsittely suoritetaan lämpötilassa n. 100-l80°C vähintään yhden tunnin reaktiojakson ajan.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettu kaoliinipigmentti on ilmavaahdotuksella valmistettu pigmentti, jonka G.E.-kirkkaus on n. 78-80, jolla on hiukkaskokoalue, josta n. 60-70 paino-# on alle 2 mikronia ja n. 10-13 paino-# on yli 5 mikronia ja jonka kosteuspitoisuus on alle 2· %.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettu kaoliinipigmentti on vedellä fraktioitua kaoliinia.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktioaika on vähintään 4 tuntia.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että moolisuhde on välillä 4:1-5:1.