FI89191C - Bulkpigmentuppslamning och foerfarande foer framstaellning av den - Google Patents

Description

1 89191

Koheuspigmenttiliete ja menetelmä sen valmistamiseksi

Keksintö koskee lämpöstabiloitua, vesipitoista, kemiallisesti koheutetun vesipitoisen kaoliinisavipigmen-5 tin lietettä ja menetelmää sen valmistamiseksi.

On toivottavaa, että kaoliinisavikoheuspigmenttien lietteillä on parantunut lämpöstabiilisuus, kun lietteet altistetaan korotettuihin lämpötiloihin, esimerkiksi kun lietteitä valmistetaan päällystysväreiksi höyrysuihku-10 keittimessä tai ne kuljetetaan ja varastoidaan korkeissa ympäristön lämpötiloissa.

Hienojakoista, jalostettua kaoliinisavea käytetään laajalti pigmenttinä painopaperin pinnan viimeistelemiseksi kiiltäväksi, valkean läpikuultamattomaksi. Savi le-15 vitetään vesipitoisena "päällystysvärinä", joka käsittää savipigmenttiä, saven dispergointiainetta, sopivaa liimaa, kuten polymeerilateksia, tärkkelystä tai niiden seoksia ja muita vähäisempiä lisäaineita. Tämän päivän pinnoitteet levitetään suurilla konenopeuksilla, joka te-20 kee välttämättömäksi kuiva-ainepitoisuudeltaan suurten päällystysvärien käytön.

Päällystysvärien formulointi kuiva-ainepitoisuuk-. siltaan suuriksi vaatii lähdössä juoksevien, kuiva-aine pitoisuudeltaan suurten savi-vesisuspensioiden tai "liet-- - 25 teiden" käyttöä. Nämä suspensiot sekoitetaan seuraavaksi liimadispersioihin tai suspensioihin päällystysvärien valmistamiseksi. Kuiva-ainepitoisuudeltaan suuret kideve-sipitoisten (kalsinoimattomien) savien savi-vesisuspensiot sisältävät yleensä yli 65 % savikuiva-ainetta (65 .30 paino-osaa kuivaa savea 35 paino-osaa vettä kohti). Tyypillisesti kuiva-ainepitoisuus on noin 70 %. Dispergoin-tiainetta (höytelöitymisen estoainetta), tavanomaisesti kondensoitua natriumfosfaattisuolaa tai natriumpolyakry-laattia on läsnä kuiva-ainepitoisuuksiltaan suurissa sus-...35 pensioissa niiden tekemiseksi juokseviksi, koska järjes-: V telmät eivät ole juoksevia dispergointiaineen puuttuessa.

2 89191

Kaoliinivesipigmenttien täytyy täyttää tietyt vaatimukset Teologisten ominaisuuksien suhteen ja päällystetyn arkkimateriaalin ominaisuuksien suhteen. Kuiva-ainepitoisuudeltaan suuren savipäällystyspigmentin suspension 5 viskositeetin täytyy olla riittävän alhainen sekoituksen ja pumppauksen sallimiseksi. Sen jälkeen, kun liima on lisätty, saadun päällystysvärin täytyy myös olla viskositeetiltaan sopiva käsittelyä ja paperiarkille levitystä varten. Lisäksi on erittäin toivottavaa saada päällystet-10 ty kalanteroitu arkki, joka on hyvä opasiteetiltaan, kiilloltaan, vaaleudeltaan ja painettavuudeltaan.

Tavanomainen käytäntö alalla on parantaa päällys-tysvärien läpikuultamattomaksi tekevää tai peittävää voimaa sekoittamalla savipigmenttejä kalliimpiin pigmenttei-15 hin, jotka ovat peittävämpiä, kuten Ti02. Teollisuus on kauan etsinyt kaoliinisavipigmenttiä, joka antaa päällystetylle paperille paremman läpikuultamattomuuden uhraamatta kiiltoa ja painettavuutta ja jota voidaan edullisesti käyttää ilman muita kalliimpia pigmenttejä.

20 Koheudeltaan hyvät savipigmentit tarjoavat tilai suuden päällystetyn paperin opasiteetin, kiillon ja pai-nettavuuden ylläpitämiseen pienemmillä päällystyspainoil-la tällöin vähentäen päällystysvärien pigmenttikustannuk-sia. Koheuspigmentit ovat ne, jotka tuottavat pienellä 25 päällystyspainolla suuren läpikuultamattomuuden. Yleisesti koheus saadaan aikaan tuomalla pigmentin rakenteeseen huokosia, jotka saavat aikaan suuremman valon sironnan. Kaoliinisavien valvottu kalsinointi johtaa yhdentyyppiseen koheussavipigmenttiin. US-patentit nro 4 075 030; 30 4 076 548 ja 4 078 941 opettavat kidevesipitoisten kao liinisavien läpikuultamattomaksi tekevän voiman lisäämistä "höytelöimällä valikoivasti" ultrahienoja savihiukka-sia pienimolekyylipainoisella höytelöintlaineella (esim. etyleenidiamiini tai heksametyleenidiamiini) tai pitkä-35 ketjuisilla amiineilla tai tietyillä kvaternaarisilla am- 3 89191 moniumsuoloilla (esim. "ditalidimetyyli"ammoniumklori) mineraalihappohöytelöintiaineen, esim. rikkihapon läsnä ollessa ja vapaavalintaisesti vielä sitruunahapon tai kiilteen tai molempien läsnä ollessa. Valikoivan höyte-5 löintikäsittelyn väitetään tuovan saveen huokosia muodostaen tiheydeltään pienen, koheudeltaan suuren pigmentin, joka käytettynä päällystysväripigmenttinä parantaa sillä päällystetyn paperin opasiteettia. Nämä patentit eivät esitä polymeerien käyttää eivätkä ne sisällä tietoa, joka 10 koskisi mahdollisuuksia kohean saven dispergoimiseksi

Teologisilta ominaisuuksiltaan kaupalliseen käyttöön hyväksyttävien savilietteiden valmistamista varten.

Ollaan tietoisia siitä tosiasiasta, että koheus-pigmenttien hyväksikäyttöyritykset paperiteollisuudessa 15 ovat katkenneet muiden seikkojen muassa pigmenttien huonon reologian johdosta. Yleensä paperinvalmistajat etsivät käyttöönsä savipäällystyspigmenttejä, jotka pystyvät muodostamaan kuiva-ainepitoisuudeltaan suuria savi-vesilietteitä, joilla on pienen leikkauksen viskositeetti, 20 alle 1 000 cP (1 000 mPas) edullisesti alle 500 cP (500 mPas) mitattuna Brookfield-viskosimetrillä nopeudella 20 r/min. Suuren leikkauksen viskositeetin näille lietteille pitäisi olla sellainen, etteivät ne ole viskoosimpia kuin liete, jonka Hercules-päätepisteviskositeetti on 500 25 r/min, edullisesti 800 r/min käyttämällä "A"-punnusta 15 x 105 dyne/cm (15 x 10"2 N/m). Alan taitajat tietävät, että käytettäessä Hercules-viskosimetriä ja mitattaessa päätepisteet kohdalle 1 100 r/min tai korkeammalle, pää-tepisteviskositeetit ilmoitetaan dyne/cm-yksiköissä koh-.30 dalla 1 100 r/min; näkyvä viskositeetti kasvaa dyne/cm- arvon kasvaessa. On tavanomaista käyttää lyhennettyä termiä "dyne". Siten "2 dynen" saviliete on vähemmän viskoosia kuin "9 dynen" saviliete. Tämän jälkeen käytettynä ilmaisujen 500 r/min tai suurempi tai 800 r/min tai suu-35 rempi on tarkoitus kattaa pienemmät viskositeetit niin, 4 89191 että päätepistemittaukset ovat kohdalla 1 100 r/min ja arvot ilmoitetaan dyneinä.

Taloudellisista syistä jalostettujen kaoliinipig-menttien valmistus tekee tavallisesti välttämättömäksi 5 raa’an saven lajittelun ja puhdistamisen saven ollessa höytelöityneessä tilassa, höytelöityneen saven suodattamisen nestemäisen veden poistamiseksi ja sitten höytelöityneen saven dispergoinnin kuiva-ainepitoisuudeltaan suuren lietteen muodostamiseksi, joka myydään sellaisenaan 10 tai kuivataan, tavallisesti sumutuskuivaimessa, kuivan, jalostetun pigmentin tuottamiseksi, joka pystytään sekoittamaan veteen dispergoituneen, juoksevan suspension muodostamiseksi. Jälkimmäiseen muotoon savea viitataan toistuvasti "esidispergoituna" savilaatuna, vaikkakin sa-15 vi on kuivaa eikä ole dispergoituneessa tilassa ennen veteen sekoittamistaan. Toinen ongelma, joka kohdataan ko-heuspigmenttien valmistuksessa savesta, on tuottaa kohea rakenne, joka on riittävän sitkeä kestämään eri tuotantovaiheet ja loppukäyttö, mutta joka pystytään myös disper-20 goimaan muodostamaan kuiva-ainepitoisuudeltaan suuria savi-vesilietteitä, joilla on hyväksyttävä reologia. Kun yleistä yllä kuvattua märkäkäsittelykaaviota käytetään koheiden rakenteiden valmistamiseksi lisäämällä koheutus-ainetta ennen suodatusta, kohean rakenteen täytyy vielä 25 olla läsnä suodatinkakussa, joka sisältää koheat kokoonpanot, kun suodatinkakku "liuotetaan" juoksevaan lietteeseen. Ilmaisu "liuottaa" on tavanomainen teollisuudessa ja viittaa dispergoitujen pigmentti-vesilietteiden valmistukseen. Joissakin tapauksissa voi olla välttämätöntä 30 kohdistaa mekaanista työtä suodatinkakkuun pienen leikkauksen viskositeetin alentamiseksi käyttökelpoisiin arvoihin. Kohean rakenteen pitää olla riittävän sitkeä kes-tääkseen mekaanisia voimia tällaisen käsittelyn aikana. Koheuspigmenttien täytyy myös olla riittävän stabiileja 35 leikkauksen vaikutuksen aikana kohean rakenteen säilyttä- 5 89191 miseksi suurissa leikkausnopeuksissa, joita kohdataan pumpattaessa kuiva-ainepitoisuudeltaan suuria savi-vesilietteitä. Edelleen kohean rakenteen täytyy pystyä säilymään ennallaan, kun liuotettu savi-vesiliete muodostetaan 5 päällystysväriksi käyttämällä vakioliuotuslaitteistoa.

Myöskin kohean rakenteen täytyy säilyä päällystyksen levityksen ja seuraavan kalanteroinnin aikana. Kidevesipi-toisten savien kemiallisessa käsittelyssä saatujen kohei-den rakenteiden hauraus on rajoittanut niiden kaupallista 10 käyttöä. Kaupalliset, tätä ennen paperiteollisuudessa käytetyt koheussavet valmistetaan kalsinoimalla hiukkas-kooltaan hienoja kidevesipitoisia savia. Sellaisessa tapauksessa kalsinointi "kovettaa" kohean rakenteen sellaiseksi, että se on riittävän sitkeä kestämään valmistuksen 15 aikaisen käsittelyn ja käytön. Yleisesti kriteeri kohean rakenteen kestävyydelle on parantuneen läpikuultamatto-muuden retentio (valon sironta).

Esillä olevassa keksinnössä käytetään vesiliukoisia kationisia polyelektrolyyttejä tuotettaessa koheita, 20 kidevesipitoisia savipigmenttejä, joissa on toivottavien ominaisuuksien ainutlaatuinen yhdistelmä. Nämä kationiset polyelektrolyytit ovat varaustiheydeltään suuria materiaaleja ja niillä on kyky höytelöidä savi-vesilietteitä. Kationisia polyelektrolyyttihöytelöintiaineita on käytet-25 ty menneisyydessä kirkastettaessa erilaisia suspensioi ta, kuten jokivesiä, jotka sisältävät suspendoituneita hienojakoisia kiinteitä aineita, yhdyskuntajätteitä ja viemärilietettä. Tällaisten höytelöintiaineiden tehokkuutta arvioidaan toistuvasti mittaamalla höytelöintiai-30 neen kykyä kirkastaa savisuspensioita. On myös tunnettua, että erilaiset polymeerit, mukaan lukien tietyt kationiset polyelektrolyytit, lisäävät nopeutta, jolla savisus-pensiot suodattuvat. Kuitenkin polymeeristen, suodatusno-' peutta lisäävien suodatusapuaineiden käyttö voi vaikuttaa 35 haitallisesti paperiteollisuuden korkealaatuisina pig- 6 89191 mentteinä käytettäväksi suunnitellun kaoliinisaven Teologiaan. Edelleen suodatinkakun kuiva-ainepitoisuus pienenee tavallisesti käytettäessä polymeerejä suodatusapuai-neina. Tuloksena kuivauskustannukset kasvavat. Tämä voi 5 pienentää kasvaneiden suodatusnopeuksien tuomaa taloudellista hyötyä. Parhaan tiedon mukaan korkealaatuisten pigmenttien ja täyteaineiden tuottamiseen omistautunut savi-teollisuuden laatuosa ei käytä polymeerisiä suodatusapu-aineita savipigmenttien tuottamiseen.

10 US-patenttihakemuksessa, 861 943, jätetty 12. tou kokuuta 1986, kuvataan uusia, suhteellisen halpoja kao-liinipigmenttejä, joilla on stabiili koheutettu rakenne, mutta jotka pystytään myös sekoittamaan veteen savi-vesilietteiden ja päällystysvärien muodostamiseksi, joilla on 15 käyttökelpoiset pienen ja suuren leikkauksen viskositeetit. Uusia, koheutettuja pigmenttejä, jotka on saatu käyttämällä kationisia polyelektrolyyttejä saven koheut-tamiseksi, voidaan levittää paperille pienillä päällys-tyspainotasoilla. Saadaan erityisesti syväpaino- ja off-20 set-menetelmiin painettavuudeltaan erinomaisesti soveltuvaa päällystettyä painopaperia. Kuitenkin koheutetun pigmentin lietteiden viskositeetit pyrkivät kasvamaan korkeissa lämpötiloissa, esimerkiksi kun ne valmistetaan tunnetulla höyrysuihkukeittomenettelyllä tärkkelyspääl-25 lystysväreiksi. Samalla tavalla viskositeetti voi kasvaa hitaasti altistettuna kohonneeseen varastointilämpötilaan (esim. 38°C) usean viikon ajaksi. Esillä olevan keksinnön kohteena on tuottaa koheutettujen kaoliinipigmenttien lietteitä, joiden stabiilisuus kohonneissa lämpötiloissa 30 on parantunut.

Keksintö koskee lämpöstabiloitua, vesipitoista, kemiallisesti koheutetun vesipitoisen kaoliinisavipigmen-tin lietettä, jolle on tunnusomaista, että se sisältää dispergoivana aineena tehokkaan määrän ei-ionisen pinta-' 35 aktiivisen aineen ja polyakrylaattisuolan yhdistelmää.

7 89191

Keksintö koskee myös lämpöstabiilin, vesipitoisen, paperin päällystämisessä tai täyttämisessä käytettäväksi soveltuvan koheuspigmenttilietteen valmistamiseksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että muodostetaan kaoliinisa-5 vihiukkasten nestemäinen vesipitoinen suspensio, johon lisätään vesiliukoista kationista polyelektrolyyttiä, jolloin kationisen polyelektrolyytin määrä on riittävä juoksevan suspension sakeuttamiseksi ja flokkuloimiseksi oleellisesti; saatu, flokkuloitu savisuspensio tehdään 10 happamaksi; suspensiossa oleva savi valkaistaan bisul-fiittisuolalla; happamaksi tehty suspensio suodatetaan koheutetun saven talteenottamiseksi; suodatettu savi pestään ja talteenotettuun koheutettuun saveen lisätään minimaalisia määriä natriumpolyakrylaattia ja ei-ionista 15 pinta-aktiivista ainetta, jolloin saadaan koheutetun saven juokseva suspensio.

Keksinnön käytännössä käytetyt ionittomat pinta-aktiiviset aineet ovat veden ja öljyn kanssa yhteensopivia ja niiden HLB-arvo on alueella 3 - 18, edullisesti 20 5-14. Sopivia ionittomia pinta-aktiivisia aineita, joi hin tämä kuvaus sopii, tuntevat hyvin pigmenttien, täyteaineiden (jatkeaineiden) ja päällystysten alojen taitajat.

Erääseen tässä keksinnössä käyttökelpoiseen ionit-25 tornien pinta-aktiivisen aineiden tyyppiin kuuluvat nonyy-lifenoksipoly(etyleenioksi)etanoliyhdisteet keskimääräiseltä kaavaltaan; : *., O - 35 jossa n on luku 4-12, edullisesti 7-9, ja yhdisteen 8 89191 HLB-arvo on 3 - 18, edullisesti 5-14. Erityisiä tämäntyyppisiä pinta-aktiivisia aineita ovat Igepalit, joita valmistaa ja myy GAF Corp., Charlotte, North Carolina, mukaan lukien igepal 610, jonka kaava on (I) yllä, jossa 5 n on keskimääräiseltä arvoltaan 1,33 ja HLB 12,2, Igepal CO-210, jonka kaava on keskimääriseltä arvoltaan noin 12,9 ja HLB 14,2 ja vastaavat.

Toiseen tässä keksinnössä käyttökelpoiseen ionit-tomien pinta-aktiivisten aineiden tyyppiin kuuluvat ety-10 leenioksidin kondensaatit, jotka on kondensoitu hydrofobisten kondensaattien kanssa, jotka on muodostettu kon-densoimalla propyleenioksidia ja propyleeniglykolia. Tämäntyyppistä ionitonta pinta-aktiivista ainetta voidaan kuvata keksimääräisellä kaavalla: 15 H0(C2H40)x(C3H60)y(C2H40)zH (II) jossa x, y ja z ovat suhteelliselta arvoltaan sellaiset, että ne tuottavat HLB-arvon alueella 3 - 18, edullisesti 20 alueella 5-14. Erityisiin tämäntyyppisiin pinta-aktii-visiin aineisiin kuuluvat Pluronics, joita myy BASF Wyandotte Industrial Chemical Group, erityisesti Pluronic L-72, jonka HLB on 6,5, Pluronic L-31, jonka HLB on 4,5, Pluronic L-64, jonka HLB on 15 ja vastaavat. Pluronics . 25 kuitenkin voi tuoda hajuongelman, kun niitä sisältäviä savituotteita sumutuskuivataan tai niihin muuten kohdistetaan kohonneita lämpötiloja ja siten ne ovat vähemmän edullisia kuin Igepalit, kuten Igepal 610.

Edullinen pinta-aktiivinen aine on dekyylioksipo-30 ly(etyleenioksi)etanolityyppi, jonka keskimääräinen kaa va on C10H21O(CH2H4O)nCH2CH2OH, jossa n voi olla alueella 6-8. HLB on edullisesti 12 - 14. Tämäntyyppinen pinta-aktiivinen aine tuotti parhaan viskositeettistabiilisuu-den kohonneissa lämpötiloissa.

35 9 89191

Ionittoman pinta-aktiivisen aineen osuus uudessa koheutetun saven, polyakrylaattisuolan, kuten natriumpo-lyakrylaatin ja pinta-aktiivisen aineen seoksessa ei ole kapeasti kriittinen ja se voi olla alueella 0,05 - 0,25 % 5 kuivasta savesta laskettuna ja edullisesti 0,1 - 0,15 %. Polyakrylaatin määrä voi olla alueella 0,05 - 0,3 % kuivasta savesta laskettuna ja edullisesti 0,1 - 0,175 %.

Muita esimerkkejä ionittomista pinta-aktiivisista aineista, joilla on sopiva HLB-arvo, joka osuu yllä ku-10 vattuihin alueisiin, voidaan löytää viitteenä vakiojul-kaisut, kuten McCutcheon's 1982; Combined Edition, julkaisija McCutcheon's Division MC publishing Company, 175 Rock Road, Glen Rock, New Jersey 07452 tai aikaisemmat painokset, kuten McCutcheon's: Detergents and Emulsi-15 fiers, julkaisija Allured Publishing Company, Ridgewood, New Jersey, 1974. Lisäksi kaupallisia julkaisuja, kuten "Technical Data on Pluronic Polyols", OS 796, julkaisija BASF Wyandotte Corporation, Organic Specialities & Fine Chemicals Dept., Parsippany, New Jersey 07054 tai "Igepal 20 CA Nonionic Surfactants, a Homologous Series of Octylphe-noxy Poly (ethyleneoxy) Ethanols" ψ 2303-020, julkaisija GAF Corporation, 1361 Alps Road, Wayne New Jersey 07470, voidaan käyttää etsittäessä muita esimerkkejä tässä keksinnössä käyttökelpoisista ionittomista pinta-aktiivisis-: - 25 ta aineista.

Tämän keksinnön uusissa seoksissa käytetty koheu-tettu kaoliinisavi on edullisesti sellainen, joka on ko-heutettu lisäämällä kationisia polyelektrolyyttejä, kuten on kuvattu US-patenttihakemuksessa 861 943, jätetty 12.

30 toukokuuta, 1986.

On määritetty, että keksinnön pigmenttien valmis tukseen käytetyn kaoliinisaven hiukkaskoon jakaumakäyrän muodolla on vaikutus polyelektrolyyttikäsitellyn kaolii-nisavimineraalin lopullisiin päällystysominaisuuksiin.

35 Siten saven, jolla on seuraavat hiukkaskoon jakaumatun- 10 891 91 nusmerkit, on todettu tuottavan optimireologia ja pääl-lystysomlnalsuudet: hiukkaskoon mediaani 0,55 mikrometriä ja hiukkaskoon jakauma sellainen, että noin 88 ± 2 % hiukkasista on ekvivalentilta pallohalkaisjaltaan alle 5 noin 2 mikrometriä eikä yli noin 25 paino-%, edullisesti ei yli noin 20 paino-% ole ekvivalentilta pallohalkaisi-jaltaan alle 0,3 mikrometriä. Jos hiukkaskoko on liian karkea, kiilto ja opasiteetti kärsivät, vaikka opasiteetti on suurempi kuin käytettäessä polyelektrolyytillä kä-10 sittelemätöntä savea. Jos ultrahienojen hiukkasten määrä, so. 0,3 mikrometrin ja pienempien hiukkasten määrä on liian suuri, pigmentin reologia voi olla sellainen, että sen käyttö, mikäli sitä lainkaan on, on rajoitettua.

Jotta saavutettaisiin haluttu hiukkaskooon jakau-15 ma kaoliinille, joka lopulta muodostetaan koheutetuksi rakenteeksi, on raakasavelle yleensä tarpeen suorittaa yksi tai useampia hiukkaskoon erotuksia. Yleensä tällaiseen prosessiin kuuluu jauhaminen, jota seuraa valikoiva painovoima- tai keskipakosedimentointi halutunkokoisten 20 hiukkasten kokojakeen talteenottamiseksi, kuten jakeen, joka on 90-%:isesti hienompaa kuin 2 mikrometriä eikä sisällä ylimäärin ultrahienoja hiukkasia. Tällaisen jakeen ultrahienojen hiukkasten pitoisuus ja hiukkaskoon mediaani (paino) vaihtelee riippuen raakasaven hiukkaskoon ja-25 kaumasta. Näiden toimenpiteiden suorittamiseksi menestyk sellä on olennaista, että savea on läsnä erillisten hiukkasten muodossa vedessä mieluummin kuin höytäleinä, niin että hiukkaset voidaan tarkkaan erotella eri koko-alueille. Savihiukkaset käsitellään sen vuoksi liuotta-30 valla aineella (dispergointiaineella), joka antaa kaikille hiukkasille negatiivisen sähkövarauksen ja saa ne hyl-kimään toisiaan, kun hiukkaset suspendoidaan veteen. Tässä vaiheessa käytettyyn saveen viitataan yleensä "primaarisena" dispergointiaineena. Aikaisemmin käsitellyn saven 35 suspensioiden liuottamiseen käytettyjä dispergointiainei- 11 89191 ta (kuten suodatinkakkuihin lisättyjä dispergointiainei-ta) nimitetään sekundaarisiksi dispergointiaineiksi tai liuottimiksi. Sopivat esillä olevan keksinnön käytännössä primaariseen dispergointiin käytetyt dispergointiaineet 5 ovat tavanomaisia ja niihin kuuluvat kondensoidun fosfaatin, kuten pyrofosfaatin vesiliukoiset suolat, kuten tet-ranatriumpyrofosfaatti (TSPP), polypiihapon vesiliukoinen suola, esimerkiksi natriumsilikaatti tai vesiliukoinen orgaaninen polymeerinen dispergointiaine, esimerkiksi po-10 lyakrylaatti tai polymetyylimetakrylaattisuola molekyyli-painoltaan alueella noin 500 - noin 10 000. Käytetyn dis-pergointiaineen määrä on yleensä alueella noin 0,025 -noin 0,2 paino-% laskettuna kuivan saven painosta. Yleensä hiukkaskoon erottelut suoritetaan käyttämällä liuotet-15 tuja vesisuspensioita, joiden kuiva-ainepitoisuus on noin 20 - 40 paino-%. Muita kuiva-ainetasoja voidaan käyttää tällaisten erottelujen suorittamiseen. Kationisella poly-elektrolyytillä käsiteltävien savihiukkasten hiukkaskoon mediaanin pitäisi olla alueella 0,4 - 0,7 mikrometriä, 20 ekvivalentti pallohalkaisija (e.s.d.) edullisesti 0,5 -0,6 mikrometriä määritettynä tavanomaisilla sedimentoin-timenetelmillä käyttämällä SEDIGRAPHr hiukkaskokoanaly-saattoria, hankkija Micromeretics, Inc. Noin 80 - 95 paino-% hiukkasista pitäisi olla alle 2 mikrometriä e.s.d.

25 Hienojen alle 0,3 mikrometrin hiukkasten pitoisuuden pitäisi olla alle 35 paino-%, edullisesti alle 25 paino-% ja edullisimmin 20 paino-% tai alle. Olisi ymmärrettävä, että alle 0,3 mikrometrin hienojen hiukkasten koon mittaukset ovat rajoitetusti toistettavissa. Siten käytet-30 täessä SEDIGRAPH-analysaattoria painoprosenttiako voi olla ± 5 %, kun testaajana on toinen henkilö tai käytetään eri SEDIGRAPH-analysaattoria. Edullisimmin hiukkaskoon mediaani on 0,6 ± 0,05 mikrometriä, e.s.d., 85 - 90 paino-% hiukkasista ollessa hienompia kuin 2 mikrometriä, 35 e.s.d. ja alle noin 20 paino-% hienompia kuin 0,3 mikro- 12 891 91 metriä, e.s.d. Nykyinen kokemus osoittaa, että kun savi, johon polyelektrolyytti lisätään, sisältää ylimäärin ult-rahienoja hiukkasia (0,3 tai alle mikrometrin hiukkasia), sen Brookfield-viskositeetti voi olla korkeampi ja Hercu-5 les-viskositeetti matalampi kuin koheutetuilla pigmenteillä, jotka on saatu savista, joiden sisältämä ultra-hienojen hiukkasten määrä on pienempi. Erään epäonnistumiseen johtaneen koeajon syynä oli tuotteen ylimäärin korkea pienen leikkauksen viskositeetti, kun syötesavi 10 sisälsi enemmän kuin toivotun määrän alle 0,3 mikrometrin hiukkasia. Savijakeiden sekoittaminen saattaa olla edullista tai tarpeen joillakin raakasavilla hiukkaskoon jakaumaltaan toivotun savisyötteen tuottamiseksi.

Käytetyn polyelektrolyytin määrää valvotaan huo-15 lellisesti, jotta se on riittävä parantamaan saven opasiteettia tuloksena koheutetun (aggregoituneen) rakenteen muodostuksesta, jossa aggregaatit ovat riittävän vahvoja kestämään mekaanisia voimia, joita käytetään valmistuksen ja loppukäytön aikana, mutta se on huolellisesti rajoi-20 tettu varmistamaan sen, että tuote voidaan muodostaa sa-vivesilietteessä, jonka kuiva-ainepitoisuus on 60 % tai suurempi, jollaisella lietteellä on hyväksyttävä Teologia.

Kaoliinisaven käsittelemiseksi käytetyn kationisen 25 polyelektrolyytin määrä voi vaihdella polyelektrolyytin ominaispiirteiden mukaan mukaan lukien polyelektrolyytin varaustiheys, saven hiukkaskoon jakauma ja kuiva-ainepitoisuus savilietteessä, johon polyelektrolyytti lisätään. Käyttämällä tässä edullista dimetyylidiallyyliammonium-30 suolapolyelektrolyyttiä ja savea, jonka keskikoko on alueella noin 0,5 - 0,6 mikrometriä ja jossa on alle 20 % hienompia hiukkasia kuin 0,3 mikrometriä ja lisäämällä polyelektrolyytti aikaisemmin liuotettuun savi-vesisuspensioon, jonka saven kuiva-ainepitoisuus on noin 20 - 40 35 paino-%, käyttökelpoiset määrät ovat alueella noin 0,03 - 13 89191 noin 0,15 paino-% saven kosteutta sisältämättömästä painosta, edullisimmin noin 0,07 - noin 0,1 paino-%. Jos käytetään riittämätön määrä polyelektrolyyttiä, vaikutus opasiteettiin ja painettavuuteen päällystyskäytöissä voi 5 olla toivottua pienempi. Toisaalta ylimäärä polyelektrolyyttiä voi huonontaa saven muita toivottuja ominaisuuksia, erityisesti Teologiaa.

Polyelektrolyytti, joka on vesiliukoinen, lisätään lietteeseen laimeana vesiliuoksena, esim. 1/4 - 2 % väke-10 vyydessä painosta laskettuna, sekoittaen hyvän jakautumisen saavuttamiseksi lietteeseen. Ympäristön lämpötilaa voidaan käyttää. Voi olla edullista kuumentaa savilietet-tä, polyelektrolyyttiliuosta tai molempia noin 65,5 -82°C:seen. Käytetyillä kationisilla polyelektrolyyttihöy-15 telöintiaineilla on keskitetyt varatut keskustat ja sen vuoksi ne esittävät varaustiheydeltään suurta ainetta. Tämän johdosta reaktio savimineraalin kanssa on äärimmäisen nopea ja se näyttää tapahtuvan täydellisesti suhteellisen lyhyessä ajassa. Vaikka ei toivotakaan mitään ra-20 joittamaan reaktiomekanismien yksityiskohtia, uskotaan, että savimineraalikationit, kuten H*, Na* ja Ca* korvautuvat positiivisesti varautuneella kationisen polyelektro-lyytin polymeerisellä osalla alkuperäisessä mineraalin kationin paikassa ja että tämä korvaus vähentää savihiuk-25 kasten negatiivista varausta, joka vuorostaan johtaa molemminpuolisen vetovoiman avulla yhteensulautumiseen. Va-rauskeskukset lähellä polymeeriketjun päätä reagoivat ja silloittuvat viereisten hiukkasten kanssa, kunnes käytettävissä olevat savikationin vaihtokeskukset tai polymee-30 rin varauskeskukset on kulutettu loppuun. Silloittuminen vahvistaa hiukkasten välistä sidosta siten tuottaen erittäin leikkauksenkestävän, koheutetun savimineraalikoostu-muksen. Kloridi-ionien läsnäolo suodoksessa dimetyylidi-allyyliammoniumkloridin tapauksessa voi olla viite siitä, 35 että vähintään yksi reaktion vaihe savihiukkasten ja kva- 14 891 91 ternaarisen suolapolymeerin välillä tapahtuu ioninvaih-tomekanismilla. Lisätyn polyelektrolyytin määrä on pienempi kuin mitä on laskettu tuottamaan molekyylin paksuinen kerros savihiukkasten pinnalle.

5 Vesiliukoiset kationiset polyelektrolyyttihöyte- löintiaineet ovat alalla hyvin tunnettuja ja monien tiedetään lisäävän nopeutta, jolla savilietteet suodattuvat. Katso esimerkiksi US-patenttia 4 174 279. Kationisille polyelektrolyyttihöytelöintiaineille ominaista on suuri 10 positiivinen varaustiheys. (Positiivinen varaustiheys lasketaan jakamalla positiivisten varausten kokonaislukumäärä molekyylissä molekyylipainolla.) Yleensä polyelek-trolyyttihöytelöintiaineiden suuri varaustiheys ylittää 1 x 10'3 eivätkä sellaiset materiaalit sisällä negatiivi-15 siä ryhmiä, kuten karboksyyli- tai karbonyyliryhmiä. Kva-ternaaristen alkyylidiallyyliammoniumsuolojen lisäksi muita kvaternaarisia kationisia ammoniumhöytelöintiainei-ta saadaan kopolymeroimalla alifaattisia sekundaarisia amiineja epikloorihydriinin kanssa. Katso US-patenttia 20 4 174 279. Vielä muita vesiliukoisia, kationisia poly- elektrolyyttejä ovat poly(kvaternaarinen ammonium)poly-eetterisuolat, jotka sisältävät kvaternaarisen typen po-lymeerirungossa ja ketjua pidentää ryhmistä kumpi tahansa. Ne valmistetaan vesiliukoisista poly(kvaternaarisista 25 ammoniumsuoloista), jotka sisältävät riippuvia hydroksyy-liryhmiä ja bifunktionaalisesti reagoivia ketjunpidennys-aineita: tällaiset polyelektrolyytit valmistetaan käsittelemällä N, N, N(1), N(1)tetra-alkyylihydroksialkyleenidi-amiinia ja orgaanista dihalogenidia, kuten dihydroalkaa-30 nia tai dihalogeenieetteriä epoksihalogeenialkaanilla.

Tällaiset polyelektrolyytit ja niiden käyttö höytelöinti-savessa esitetään US-patenttijulkaisussa 3 663 461. Muita vesiliukoisia, kationisia polyelektrolyyttihöytelöintiai-neita ovat polyamiinit. Polyamiinihöytelöintiaineita on 35 tavallisesti saatavana kaupallisesti tavaramerkeillä ei- is 89191 vätkä hankkijat ilmoita kemiallista rakennetta ja mole-kyylipainoa.

Kaupallisesti tavaramerkillä Polymer 261 LV Calgon Corporation'ilta saatavana oleva kvaternaarinen dimetyy-5 lidiallyyliammoniumkloridipolymeeri, jonka molekyylipaino arvioidaan välille 50 000 - 250 000, on todettu erityisen käyttökelpoiseksi esillä olevan keksinnön käytännössä ja se on FDA:n hyväksymä käytettäväksi paperissa ja kartongissa, jotka tulevat kosketukseen vesipitoisten ja ras-10 vaisten ruokien kanssa. Monet ennen tätä saven koheutuk-seen ehdotetut reagenssit eivät ole FDA:n hyväksymiä. Kuitenkaan keksintö ei rajoitu Polymer 261 LV:hen, koska muut kationiset höytelöintiaineet näyttävät tuottavan ekvivalentteja, elleivät ylivoimaisia tuloksia.

15 Rajoitettu kokeellinen työ kaoliinisavella, joka tuotti toivotut tulokset käyttämällä 0,08 % Calgon 261 LV polymeeriä (dimetyylidiallyyliammoniumkloridi, jonka mo-lekyylipainon hankkija sanoo olevan välillä 50 000 ja 250 000) osoittaa, että samanlaisia tuloksia voitaisiin 20 odottaa seuraavien tavaramerkkien tuottamilla vesiliukoisilla kationisilla höytelöintiaineilla käytettyinä ilmoitetuissa määrin (100 % aktiivisesta painosta laskettuna): NALCOLYTE* 7107 (0,25 %), NALCLEAR* 7122 (1,00 %), NALCOLYTE * 8102 (0,50 %), NALCOLYTE* 8101 (1,0 %), NALCOLYTE* • 25 8100 (1,0 %). Hankkijoiden ilmoitukset osoittavat näiden polyelektrolyyttien olevan: NALCLEAR 7122 - Aminometyloidun polyakryyliamidin ve- si/öljyemulsio kvaternaarinen, pieni mo-lekyylipaino 30 NALCOLYTE 8101 - polykvaternaarisen amiinikloridin vesi- liuos, kohtalainen molekyylipaino NALCOLYTE 7107 - polyamiinin vesiliuos, pieni molekyyli- paino : . 35 ie 89191 NALCOLYTE 8100 - kvaternaarisen polyamiinin vesiliuos, kohtalainen molekyylipaino Edullisten diallyylipolymeerien tarkkoja rakenne-kaavoja ei ole täysin hahmoteltu. Uskotaan, että jompikum-5 pi kahdesta alla esitetystä rengasrakenteesta voisi esittää rakennetta.

1 n -CH \£H - CH2- -CH2“HC ICH-CHj

Il A- tai A- CB2 CH2 H2C |CH2 +*

X

/X

jossa R ja R^ valitaan vedystä tai 1-18 hiiliatomia sisältävästä alkyyliryhmästä, n tarkoittaa toistuvia yksiköitä ja A~ on anioni, kuten Cl . Edulliset yhdisteet ovat 20 kvaternaariset dialkyylidiallyyliammoniumsuolapolymeerit, jotka sisältävät 1-4 hiiliatomia sisältäviä alkyyliryh-miä ja R ja R^, edullisesti metyyli ja n on kokonaisluku 5-1 000. Tällaiset polyelektrolyytit ovat tunnettuja höytelöintiaineita. Esimerkiksi US-patentit 3 994 806 ja 25 4 450 092 esittävät dimetyylidiallyyliammoniumkloridisuo- lapolymeerien käytön yhdistelmänä alumiini- tai rautasuo-lojen tai polyakryyliamidin kanssa koaguloitaessa hienojakoisia kiinteitä aineita sameissa vesissä. Olisi ymmärrettävä, että muiden anionien liittäminen kloridi-ionin 30 paikalle on mahdollista, vaikkakin käyttäytyminen voi muuttua. Esimerkkejä tällaisista muista anioneista ovat ase-taatti, sulfaatti, nitraatti ja hydroksidi.

Tyydyttäviä tuloksia on todettu, kun polyelektro-lyytti lisättiin liuotettuihin savisuspensioihin, joiden 35 pH-arvot olivat alueella 6-9. Polyelektrolyytin lisäyksen jälkeen suspensio paksunee olennaisesti höytelöitymisen 17 891 91 tuloksena. Saatu paksuntunut järjestelmä tehdään sitten happamaksi, tyypillisesti pH:hon alle 5, tavallisesti pH:hon 3 - 4 ja valkaistaan käyttämällä tavanomaista saven valkaisua (bisulfiittisuolaa, kuten natriumbisulfiit-5 tia) ja sitten vesi poistetaan ainakin osittain vapaan veden poistamiseksi ja talteenotetun koheutetun saven saattamiseksi muotoon, jossa se voidaan pestä ionien poistamiseksi höytelöityneestä savisuspensiosta. Tavallisesti veden poistaminen suoritetaan suodattimena, esimerkiksi 10 kiertotyhjösuodattimella.

Valkaisuaineet ovat tavallisesti pelkistimiä, jotka pelkistävät kaikki väriä muodostavan ferriraudan (Fe3+) aineosat vesiliukoisempaan ja sen vuoksi helposti 2+ poistettavampaan ferrotilaan (Fe ). Sopiviin valkaisuai-15 neisiin kuuluvat vesiliukoiset bisulfiittisuolat ja boo-rihydridisuolat, joita lisätään edullisesti savimineraa-lilietteeseen määrässä alueella 0,5 - 6,8 kg, edullisimmin 0,9 - 2,7 kg tonnia kuivaa savea kohti. Käsitellyn saven polymeeriliete tehdään happamaksi ennen suodatta-20 mistä suodatuksen parantamiseksi, vaikka valkaisua ei olisi suoritettu.

Savisuspensiosta poistetaan vesi suodattamalla kosteaksi suodatinkakuksi, jonka kuiva-ainepitoisuus on välillä noin 50 - noin 60 paino-%. Suodatinkakku pestään 25 sitten liukoisen materiaalin poistamiseksi ja tehdään sitten juoksevaksi lisäämällä toista dispergointiainetta, kuten tetranatriumpyrofosfaattia, suodatinkakkuun väkevyydessä noin 0,01 - noin 1 paino-% laskettuna saven kuiva-aineesta ja edullisesti noin 0,05 - noin 0,15 paino-%.

30 Polyakrylaattisuoloja käytetään edullisesti suodatinka-kun juoksevaksi tekemiseen, vaikka sen seoksia kondensoidun fosfaattisuolan kanssa tai kondensoitua fosfaattisuo-laa yksinkin voidaan käyttää. pH pidetään tavallisesti ·; välillä 5,0 ja 7,5.

35 Polyelektrolyytin läsnäolo parantaa merkittävästi : vedenpoistonopeutta, joka voidaan saavuttaa tavanomaisella 18 891 91 suodatuslaitteistolla (esim. kiertotyhjösuodattimella) pigmentin käsittelyn aikana. Siten polyelektrolyytin läsnäolo suodatuksen aikana vähentää suodatuskustannuksia ja suodatuksen nopeutuminen korvaa osittain kationisen poly-5 elektrolyytin kustannukset. Olisi huomattava, että esillä olevan keksinnön käytännössä käytettyä polyelektrolyytin määrää ei ole valittu maksimoimaan laskeutumis- tai suoda-tusnopeuksia, koska keksinnön käytännössä koheutetun rakenteen täytyy pystyä muodostumaan savi-vesijärjestelmäs-10 sä, jonka viskositeetti on käyttökelpoinen sopivan liuo-tusainemäärän lisäyksen jälkeen. Joissakin tapauksissa on tarpeen valmistuksen aikana käyttää mekaanista työtä ko-heutettuun saveen suodatinkakussa lisättäessä liuotusainetta halutun matalan viskositeetin saamiseksi. Suodatin-15 kakun kuiva-ainepitoisuus vaihtelee savelle luonteenomaisen hiukkaskoon mukaan. Yleisesti polyelektrolyyttihöyte-löintiaineen lisääminen tavallisesti pienentää suodatin-kakun kuiva-ainepitoisuutta. Suodatinkakku pestään vedellä liukoisen aineen poistamiseksi. On todettu, että kuu-20 man veden, esim. veden lämpötilaltaan yli 38°C ja kiehumispisteen alapuolella, käyttö on suotuisaa. Kuuman pesun käyttö on johtanut tuotteisiin, joiden Brookfield-visko-siteetti on pienempi kuin mitä saatiin, kun pesuvesi oli ympäristön lämpötilassa. Kuuman pesun käyttö johtaa suo-25 datinkakkuihin, joiden suolapitoisuus on pienenetynyt. Esimerkiksi suodatinkakut, joiden resistiivisyys on alueella 13 000 - 50 000 ohm/cm olivat tuloksena pesuista 49 - 60°C:ssa, kun taas kuumentamaton vesi samassa määrin johti kakkuihin, joiden resistiivisyydet ovat noin 30 6 000 ohm/cm. On myös huomattu, että dispergointiainetta tavanomaisesti pestyihin (kylmä vesi) suodatinkakkuihin lisäämällä valmistetut lietteet olisi sumutuskuivattava vanhentamatta lietteitä kauempaa kuin yksi tai kaksi päivää, koska vaikutus sumutuskuivattujen pigmenttien suuren 35 ja pienen leikkauksen viskositeettiin on vastakkainen.

Kun käytetään kuumaa vettä, lietteitä voidaan vanhentaa 19 891 91 pitemmät ajat, esim. kaksi viikkoa tai kauemmin haitatta pigmentin Teologialle. Käyttämällä kuumaa pesua pigmentit voidaan laivata lietemuodossa ilman välikuivausvaihetta. Tämä etu on merkittävä taloudellinen etu.

5 Joissakin tapauksissa on tarpeen lisätä suodatin- kakun kuiva-ainepitoisuutta halutun Brookfield-viskosi-teetin alenemisen saavuttamiseksi tuotteessa, erityisesti työpanoksen liettämisessä ollessa pieni. Esimerkiksi erään koheutetun saven tapauksessa, joka tuotti suodatinkakun 10 kuiva-ainepitoisuudeltaan 55 %, haluttu viskositeetin pieneneminen teki välttämättömäksi kuivan saven lisäämisen aina kuiva-ainepitoisuuteen 59 % ennen sumutuskuivaamis-ta, ennen kuin mekaaninen työ tehosi.

Suodatinkakku, josta vesi on poistettu ja joka on 15 pesty, voidaan tehdä juoksevaksi lisäämällä liuotusainetta ja tuoda laivattavaksi lietemuodossa yllä mainitusti. Vaihtoehtoisesti suodatinkakku voidaan tehdä juoksevaksi lisäämällä liuotusainetta ja sitten sumutuskuivata kuivan, nk. "esidispergoidun" tuotteen tuottamiseksi pölyt-20 tömässä muodossa. Vaikka koheutetun saven vesisuspensiot sisältävätkin lisätty liuotusainetta juoksevuuden lisäämiseksi, nämä suspensiot eivät ole todella liuotetussa tai dispergoidussa tilassa, koska koheutettu, höytelöity rakenne säilyy. Siten näitä lietteitä voidaan nimittää 25 "osittain liuotetuiksi" lietteiksi tai suspensioiksi.

Pestyn suodatinkakun nesteyttämiseen käytetyn liuotus (dispergointi) aineen määrä on tyypillisesti pienempi kuin tavanomaisesti sekundaariseen dispergointiin käytetty. Siten sekundaarista dispergointiainetta käytetään 30 yleensä päällystyslaatuisen saven yhteydessä määrässä alueella noin 0,3 - 0,5 % laskettuna saven kuivapainosta. Paljon 0,2 % suurempien dispergointiainemäärien on huomattu muuttavan tämän keksinnön mukaan koheutettujen savien pieniviskoosisia lietteitä lietteiksi, joilla on 35 suuri viskositeetti. Dispergointiaineen lisäyksen jälkeen 20 891 91 suodatinkakulle suoritetaan valvottu sekoitus savihiuk-kasten uudelleendispergoiraiseksi.

Savesta liuotusaineen lisäyksen jälkeen saatu ko-heutettu polyelektrolyytillä käsitelty savituote käyte-5 tään muodostamaan kuiva-ainepitoisuudeltaan suuria (vähintään 60 % savikuiva-ainetta) suspensioita veteen. Nämä suspensiot muodostetaan sitten vesipitoisiksi päällystys-väreiksi, jotka sopivat levitettäviksi paperille. Vaihtoehtoisesti koheutettua tuotetta voidaan käyttää täyteai-10 neena paperirainoille.

Esillä olevan keksinnön käytännön mukaan koheutet-tut kaoliinisavipigmentit ovat erityisen käyttökelpoisia valmistettaessa päällystysvärejä kevyiden painopapereiden päällystykseen, erityisesti aikakauslehtipaperille, saa-15 maan aikaan opasiteetiltaan ja painettavuudeltaan erinomaisia päällystettyjä papereita. Kevyiden päällystettyjen painopapereiden päällystyspainot ovat tavallisesti 2 alueella 0,005 - 0,011 kg/m . Painettavuus ja opasiteetti ovat yleensä vähintään yhtä hyvät (ja tavallisesti parem-20 mat) kuin mitä saadaan kaupallisesti käytetyllä delami-noidun kaoliinisaven ja kalsinoidun kaoliinisaven seoksella .

Tyypillisillä keksinnön pigmenteillä on seuraavat ominaisuudet: 25 G.E. vaaleus, % vähintään 85 +325 mesh jäännös, paino-% alle 0,001 Hiukkaskoko 1 % hienompaa kuin 2 ^um vähintään 80 % keskimääräinen koko, ,um 0,6 - 0,8 2 30 Sirontakerroin, m /kg 6 457 nm vähintään 0,15 6 577 nm vähintään 0,11 62 % lietteen Brookfield-viskositeetti, mPas Θ 20 r/min alle 1 000 mPas, edullisesti 35 alle 500 mPas, edullisimmin alle 300 mPas 2i 89191 (? 100 r/min ei suurempi kuin kohdalla 20 r/min

Hercules-päätepiste, "A"-paino viskositeetti 800 r/min:n yläpuolella edul- -2 5 (r/min per 10 N/m lisesti 500 r/min:n yläpuo lella ja edullisimmin enin-_2 tään 16 x 10 N/m kohdalla 1 100 r/min

Uskotaan, että keksinnön koheutetuilla savipigmen-10 teillä on riittävä leikkausstabiilisuus kestämään yllä kuvatun kaltaiset tuotanto- ja käsittelyolosuhteet, joissa käytetään tavanomaisia kaupallisia prosessilaitteita ja että ne myös ovat riittävän stabiileja käytettäviksi paperiteollisuudessa käytetyissä suurinopeuksisissa pääl-15 lystyskoneissa.

Päällystysvärejä valmistettaessa liuotettujen sa-vilietteiden yhteydessä käytetään tavanomaisia liimoja tai liimaseoksia. Esimerkiksi käyttökelpoisia päällystys-värikoostumuksia saadaan sekoittamalla savilietteeseen pe-20 rusteellisesti noin 5 - noin 20 paino-osaa liimaa 100 paino-osaa kohti polyelektrolyytillä käsiteltyä savea. Tällainen päällystysväri tuottaa kevytpainopaperin valmistukseen käytettynä tuotteen, joka on opasiteetiltaan, kiilloltaan ja painettavuudeltaan erinomainen.

25 Termi "liima" tässä käytettynä viittaa niihin ma teriaaleihin, jotka tunnetaan paperipigmenttien yhteydessä käytettyinä, jotka auttavat pigmenttihiukkasten yhteen-sitoutumista ja toisaalta päällystyksen sitomista paperin pintaan. Tällaisiin materiaaleihin kuuluvat esimerkiksi 30 kaseiini, soijaproteiinit, tärkkelykset (dekstriinit, hapetetut tärkkelykset, entsyymimuunnetut tärkkelykset, hydroksyloidut tärkkelykset), eläinliima, polyvinyylial-: koholi, kumilateksit, styreeni-butadieenikopolymeerila- : teksi ja synteettiset polymeeriset hartsiemulsiot, kuten .*’·. 35 akryyli- ja vinyyliasetaateista johdetut. Kun liima käsit- tää tärkkelystä, joka on suihkukeitetty lisätyn koheuspig- 22 891 91 mentin läsnä ollessa, uskotaan ionittoman pinta-aktiivisen aineen ja natriumpolyakrylaatin seoksen käytön sallivan tämän seoksen höyrysuihkukeittämisen ja välttävän äärimmäisen viskoosien, käsittelykelvottomien päällystysvärien 5 kehittymisen. Päällystysvärikoostumuksen höyrysuihkukeit-täminen kuvataan CA-patentissa nro 1 140 332. Tyypillisiä lämpötiloja ovat 107 - 163°C.

Esillä olevan keksinnön mukaan valmistettuja pääl-lystysvärikoostumuksia voidaan levittää paperiarkeille talo vanomaisella tavalla.

Kaikki tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyt hiukkaskoot on määritetty SEDIGRAPH' 5000 -hiukkaskoko-analysaattorilla ja ne ilmoitetaan ekvivalentteina pallo-halkaisijoina (e.s.d.) painoprosentteja käyttäen.

15 Esimerkeissä koetulokset saatiin seuraavalla TAPPI

(Technical Association of the Pulp and Paper Industry) menetelmillä paperille: 75° kiilto - TAPPI Standard T480 ts-65. Arvo huomioi tasaisuuden tai sileyden, jolla päällystys on 20 levitetty paperin pinnalle.

B & L opasiteetti - TAPPI Standard T425-M-60 G.E. vaaleus - TAPPI STandard T452-M-58 Edelleen pigmenttien valon sironta ja kiilto määritettiin joissakin tapauksissa. Tämä tehtiin päällystä- 25 mällä mustat lasilevyt kaoliinisavisuspensioilla päällys- 2

tyspainoilla 7,0 - 14,0 g/m (ilmaistuna kuivana savena). Päällystysten heijastus mitataan Elrepho-heijastusmitta-rilla ilmassa kuivattuna aallonpituuksilla 457 nm ja 577 nm. Heijastusarvot muutetaan käyttämällä Kubelka-Munk 30 -yhtälöitä valonsironta-arvoiksi (m /g). Valonsironta-ar-vot ovat saven opasiteettipotentiaalin mitta, koska suuremmat arvot osoittavat, että valo mieluummin kuin kulkee läpi, heijastuu ja siroaa takaisin. Mitä korkeampi valon-sironta-arvo, sitä korkeampi saven opasiteettipotentiaali. 35 Heijastus mitataan kahdella eri aallonpituudella. 457 nm aallonpituus vastaa aallonpituutta, jota käytetään TAPPI

23 891 91 vaaleusmittauksessa ja 577 nm aallonpituus opasiteetin mittauksessa käytettyä aallonpituutta.

Valmistettaessa lietteitä suuren leikkauksen (Hercules) ja pienen leikkauksen (Brookfield) viskositee-5 tin mittaamiseksi käytettiin Engelhard Corporationin menetelmää PL-1. Brookfield-viskositeetti mitattiin käyttämällä TAPPI-menetelmää T648 om-81 20 r/min nopeudella käyttämällä karaa nro 1 tai nro 2; joissakin tapauksissa Brookfield-viskositeetti mitattiin nopeudella 100 r/min 10 käyttämällä karaa nro 3. Kaikki lietteet formuloitiin sisältämään optimimäärät dispergointiainetta seuraten Engelhard Corporationin menetelmää PL-3. PL-1- ja PL-3-menetel-mät kuvataan seuraavassa.

PL-1 on vakiomenetelmä kidevesipitoisten savien 15 liettämiseksi laboratoriossa 70 %:n kuiva-ainepitoisuuteen suuren leikkauksen olosuhteissa. Kidevesipitoisia savia voidaan myös liettää muihin kuiva-ainepitoisuuksiin, kuten delaminoiduilla savilla 68 % kuiva-ainepitoisuuteen käyttämällä tätä menetelmää ja säätelemällä tarvittavan 20 veden määrää.

Laitteet ja aineet Analyysivaaka

Alumiiniastioita punnitsemiseen Sähköinen kiertoilmauuni 25 Laboratoriovaaka, tarkkuus ί 0,1 g

Waring-Blendor-sekoitin (hihnaa käyttää 3/4 hv /”0,56 kWj moottori hihnapyörän tuottaessa 10 500 r/min).

1 000 ml ja 600 ml särkymättömät dekantterit 500 g uunikuivaa savea 30 214 g ioninvaihtovettä

Dispergointiainetta (tarvittavasti), so. tetranat-riumpyrofosfaattia (TSPP) ja orgaanista, kuten Colloids • ' : 211.

24 89 1 91

Savilietteen kuiva-ainepitoisuudeltaan 70 % valmistusmenetelmä A. Savilietteen kuiva-ainepitoisuudeltaan 70 % for-mulaatio 5 Ioninvaihtovettä 214,0 g

Mineraali (O.D.) 500,0 g

Kaikkiaan 714,0 g B. Käytettävän mineraalin kosteuspitoisuus määritetään kuivaamalla 3 g näytettä uunissa 30 minuutin ajan 10 104°C ja jäähdyttämällä eksikkaattorissa 15 minuutin ajan ennen uudelleen punnitsemista.

C. Sijoitetaan 214 g tislattua vettä Waring Blendor -sekoittimeen (vähennetään kosteus savesta 214 g:sta). Jos dispergointiainetta on tarkoitus käyttää, lisätään se ve- 15 teen ja sekoitetaan sekoittimessa 30 sekunnin ajan.

D. Punnitaan uunikuiva 500 g:n saven ekvivalentti taarattuun dekantteriin. Lisätään 500 g savea veteen käyttämällä pientä kauhaa. Jokaisen savikauhallisen veteen lisäämisen jälkeen napsautetaan moottorin kytkintä "off"- 20 ja "on"-asentoihin hetkittäin saven dispergoimiseksi veteen. Ei saa antaa moottorin päästä täyteen nopeuteen saven veteen lisäyksen aikana, annetaan sekoittimen saavuttaa täysi nopeus vasta, kun kaikki kuiva savi on lisätty. Savi/vesi-lietteen liika lisäleikkaus (erityisesti dela- 25 minoitujen savien tapauksessa) voi vaikuttaa annetun näytteen Teologisten mittausten toistettavuuteen.

E. Kun kaikki savi on lisätty veteen, kaavitaan savi sekoittimen reunoilta lietteeseen spaattelin avulla. Annetaan lietteen sekoittua täydellä nopeudella 60 sekun- 30 nin ajan.

F. Siirretään liete taarattuun 600 ml särkymättö-mään dekantteriin ja suljetaan tiiviisti veden haihtumisen estämiseksi. (Alumiinifolio on hyvä "kansi"materiaa- li) - 35 G. Jäähdytetään liete 27°C:seen ja määritetään lo pullinen kuiva-ainepitoisuus. Kuiva-ainepitoisuuden pitäisi 25 891 91 olla t 0,2 % tai säätö on tarpeen. Säätö voidan tehdä, jos kuiva-aineprosentti on liian suuri, lisäämällä vettä. Jos kuitenkin kuiva-aineprosentti on liian pieni, liete on heitettävä pois ja tehtävä uusi.

5 H. Lietteen Teologiset ominaisuudet olisi mitatta va ja merkittävä muistiin standardimenetelmien mukaan.

Menetelmä lietteen kuiva-aineen maksimipitoisuuden määrittämiseksi

Lietteen kuiva-aineen maksimipitoisuus riippuu op- 10 timidispersiosta. Sen vuoksi kuiva-aineen maksimipitoisuuden saavuttaminen vaatii tietyn, tutkittavana olevan pigmentin optimin dispergointiainetarpeen ennakkotunte-musta. PL-3-menetelmää, kuvattu jäljempänä, seuraamalla määritetään dispergointiaineen optimitaso ennen etenemis- 15 tä seuraaviin vaiheisiin.

A. Seurataan vaiheissa C - G hahmoteltua menettelyä kuiva-ainepitoisuudeltaan 70-%:isen lietteen valmistamiseksi käyttämällä ennalta määritettyä optimia disper-gointiainetasoa (joidenkin savien kohdalla voi olla tar- 20 peen aloittaa hiukan matalammista kuiva-ainepitoisuusta-soista juoksevan seoksen tuottamiseksi optimeilla disper-gointiainetasoilla).

B. Lisätään edelleen savea, kunnes sekoitin tuottaa juoksemattoman seoksen.

25 C. Lisätään edelleen dispergointiainetta, kuten TSPP määrässä 0,30 % vaiheessa B lisätyn ylimääräisen saven painosta. Sekoitetaan viiden sekunnin ajan.

D. Lietteen tulisi nesteytyä dispergointiainetta lisättäessä.

30 E. Tässä pisteessä kuiva-ainepitoisuus merkitään muistiin tällä savella työskentelykelpoisuuden maksimipi-toisuutena.

Tämä menetelmä määrittää sen dispergointiainemää-rän, jolla saadaan saven minimiviskositeetti.

35 Optimidispersio määritetään PL-3-menetelmällä, joka käsittää pienten dispergointiainelisäysten tekemisen 26 891 91 lietteeseen, sekoittamisen ja sitten Hercules- ja Brook-field-viskositeettien määrittämisen. Dispergointiaineen määrä ennen viskositeetin nousua (huononemista) on dispergointiaineen optimitaso. Dispergointiaineen optimitaso 5 Hercules-viskositeetille voi olla erilainen kuin optimi Brookfield-viskositeetti ja sen vuoksi Hercules- tai Brookfield-optimit pitäisi eritellä.

Laitteet

Mukailtu Waring Blendor (3/4 hv /”0,56 kVi/ mootto-10 ri käyttää hihnaa hihnapyörän tuottaessa 10 500 r/min)

Hercules-viskosimetri

Brookfield-viskosimetri

Talboy-sekoitin, nopeus säädettävissä

Vakiolämpötilahaude 15 Laboratoriovaaka (0 - 10 g)

Ioninvaihtovettä

Pigmenttiä (500 g uunikuivattua tai 250 g kalsi-noitua savea)

Dispergointiainetta (epäorgaanista tai orgaanista) 20 Sähköinen kiertoilmauuni (105 i 3°C)

Menettely

Valmistetaan kidevesipitoista kaoliinia PL-l-mene-telmällä (yllä). Ei lisätä lainkaan dispergointiainetta esidispergoituun saveen ja minimimäärä (noin 0,2 %) dis-25 pergointiainetta hienonnettuun saveen.

B. Määritetään näytteen kuiva-ainepitoisuus kuivaamalla osa näytteestä uunissa. Kuiva-ainepitoisuuden pitäisi olla 70 ± 0,2 % kideainepitoiselle savelle, 68 t 0,2 % delaminoidulle savelle, 50 ί 0,2 % kalsinoidulle savelle 30 ja muut kuiva-ainepitoisuudet vaaditut.

C. Määritetään näytteen Brookfield-viskositeetti ja Hercules-viskositeetti.

D. Sekoitettaessa näytettä Talboy-sekoitinta käyttäen lisätään 0,05 % dispergointiainetta laskettuna pig- 35 mentin painosta ja jatketaan sekoittamista viiden minuutin ajan.

27 891 91 E. Määritetään Brookfield-viskositeetti ja Hercules-viskositeetti.

F. Toistetaan D ja E, kunnes viskositeetti nousee (huononee).

5 G. Optimi viskositeetti on se dispergointiaineen määrä, joka lisättiin ennen viskositeetin nousua tai vis-kositeettimuutosta ei ole. Kuiva-ainepitoisuus, dispergointiaineen taso ja Brookfield- ja Hercules-viskositeetit ilmoitetaan optimiviskositeetissa.

10 Tässä ilmoitetut Hercules-viskositeettiarvot mitat tiin Hercules Hi-Lo Shear Viscometer -laitteella, malli ET-24-6. Nämä laitteet on varustettu kupilla näytenestet-tä varten ja niihin kuuluu sarja pyöriviä painoja ja jou-silaitteita, jotka huolehtivat erilaisista leikkausnopeus-15 olosuhteista. Yksi Hercules-viskosimetri varustettiin "A"-painolla ja sitä käytettiin toimimaan 100 000 dyne (IN) cm/cm jousella 1 100 r/min:iin saakka savi-vesilietteille; toinen asetettiin toimimaan 400 000 dynen (4N) cm/cm jousella 4 400 r/min:iin saakka päällystysvärien viskositee-20 tin mittaamiseksi.

Seuraavassa ovat "A"- ja "E"-painojen yksityiskohdat .

2S 89191 :<ö ^ •r^ *rl •rt 0)

Αί rH <U

4-» n (0

3 S ^ CM

Φ O- 1-H ^ CX V-i /-s * ·* o « <f o

C X 3 -H

(0 0) 3 »d a ¢0 τ-> o

Λ Ti G

M M W

•rt <U 3 0J -U Cfl hJ w ^ . g.

CO M

3

<0 O

Λ o

Λ -3· “H

H M

n <r rH VO o <EJ σ' o •rt ·—I C> S co Ή 3 00 m co <u -h <r .* a.

<o o s e

O 00 CM O

0 O O

> O O

Sh O O

CQ «H «N

1 o o

CO

0 c

•H S

CQ O

a,

1 ΙΛ CM

•rt O O

CX *Η Λ Λ

CX Γ-H O O

3) :cd

Ni > § o PV tri oo •H Ό O' O' CCS CCT3 mm

Ph CO -H M-ι

CO S

es υ o <u

R M O O

•H H M M

π) o mm

Ph

O

C

•H C tri cd

Ph 29 89 1 91 TAPPI-menetelmä T648 om-81 kuvaa tarkemmin suuren leikkauksen viskositeetin mittaamiseen käytettyjä menetelmiä. On yleistä ilmoittaa savi-vesisuspension suuren leik-kauksen viskositeetti joko dyne/cm x 10 (N/m x 10 ) vään- 5 tömomenttina 1 100 r/min painon nopeudella tai painon no- _2 peutena r/min, jossa maksimi vääntömomentti 16 x 10 N/m saavutettiin. Samalla tavalla päällystysvärin viskositeet- _ 2 ti ilmoitetaan joko N/m x 10 vääntömomenttina painon nopeudella 4 400 r/min tai painon nopeutena r/min, jossa mak- _ 2 10 simi vääntömomentti 64 x 10 N/m saavutettiin.

Viskosimetrejä käytettiin alla yhteenvetona esitetyllä tavalla: 1. Piirturi ja kynä asetetaan paikalleen piirto-lieriölle (kynä sijoitetaan paperilla lähtöpisteeseen).

15 2. Kuppi ja paino otetaan 27°C:sesta vesihauteesta ja kuivataan.

3. Kaadetaan 28 t 2 cm testattavaa nestettä kuppiin ja asetetaan paikalleen viskosimetriin. Ruiskun käyttö on usein avuksi kupin täyttämisessä.

20 4. Kiinnitetään paino pyörittämällä sitä vastapäi vään vain käsin kiristäen, sitten upotetaan se nestekup-piin rajaan saakka. Nesteen pitäisi yltää painon yläreunaan. Ellei, on lisättävä enemmän nestettä, kunnes se peittää painon.

25 5. Käynnistetään viskosimetrin moottori (viskosi- metrissä vasemmalla edessä alhaalla).

6. Painetaan "AUTO"-kytkintä ohjauspaneelissa. Kynä ryhtyy piirtämään käyrää leikkausnopeudesta leikkaus-voiman funktiona (vääntömomentti). Jos viskosimetri saa- 30 vuttaa maksimi r/min asetuspisteensä, kynä palaa auto-:·. maattisesti lähtöpisteeseen. Jos kynä kuitenkin etenee sallitun maksimivääntömomentin yli ennen maksimi r/min saavuttamista, viskosimetri pysähtyy automaattisesti ja piirtolieriö on palautettava lähtöasemaansa käyttämällä .·**. 35 kampea.

30 891 91 _2 Tämäys on tehty N/m x 10 lukemalle kohdalla _ 2 1 100 r/min ja r/min lukemalle kohdalla 16 x 10 N/m, koska nämä ovat arvot, jotka tuotteille ilmoitetaan. 95 %:n luotettavuustaso kolmen mittauksen tarkkuudella kahdella 5 eri viskositeetilla seuraa:

Keskiarvo Tarkkuus 4,4 x 10 2 N/m 1 100 r/min 16,8 % 500 r/min 16 x 10 2 N/m 21,4 %

Mitattaessa paino-ominaisuuksia nk. 75° Gloss Ink 10 Holdout Test -kokeella, käytetty menetelmä oli julkaisussa Otto P. Berberich, TESTING PRINTABILITY OF PAPER AND BOARD WITH INK - III, marraskuu 1957 IPI, kuvattu. Menetelmä antaa tulokset painojäljen suhteen kohopainovedos-tuskoneella käyttämällä autotypiapainolaattoja.

15 K & N Ink Holdout Test käsittää ylimäärän paksua mustaksi pigmentoitua painoväriä levittämisen päällystetylle paperille, ylimäärän poistamisen ja kuvan ja taustan välisen jyrkkyyden toteamisen.

Mitattaessa päällystysvärillä päällystetyn paperin 20 painettavuutta, käytettiin Heliotestiä. Tätä koetta käytetään laajalti syväpainomenetelmällä painettavuuden arvosteluun. Kokeessa päällystetty arkki painetaan syväpai-nosylinterillä, joka on kuvioitu painoväriä sisältävillä kupeilla, joiden halkaisija pienenee toisesta päästä toi-25 seen. Siten koepainojäijessä on suuria pisteitä toisessa päässä ja pieniä toisessa päässä. Jäijentymättä jääneet pisteet lasketaan lähtien suurten pisteiden päästä ja painojäljen laatu ilmoitetaan etäisyytenä millimetreissä koe-painatuksen alkukohdasta 20. puuttuvan pisteen kohdalle.

30 Annetulla päällystyksen painolla päällystetyn paperin pai-nettavuus on sitä parempi mitä pitempi etäisyys millimetreissä on.

Esimerkit kuvaavat tuloksia kokeellisesti ja ver- tailupigmenteistä lietetyistä lietteistä käyttämällä la- 35 boratorio- ja pilot plant -menetelmiä. Laboratoriomenetel- £

mässä käytettiin Waring Blendor -sekoitinta malli 31 BL

si 89191 46, jossa käytettiin 1,1 kg sekoitusastiaa ja kantta ja Variac-energialähdeohjausta. Dispergointiainemäärä (tyypillisesti 0,25 % Colloid 211 tai 0,25 % TSPP laskettuna pigmentin kuivapainosta) liuotetaan veteen, jonka on las-5 kettu tuottavan kuiva-ainepitoisuudeltaan 62,0 - 62,5 % liete, joka sisältää 300 g pigmenttiä. 300 g pigmenttiä lisättiin vähitellen kohtuullisella nopeudella. Kun kaikki pigmentti oli lisätty, sekoitinta käytettiin minuutin ajan Variac-asetuksella 50 volttia. Pilot plant -liettä-10 minen suoritettiin Cowles-sekoittimella (astian halkaisija 0,254 m, melan halkaisija 0,102 m, melan nopeus 3 300 r/min, kärkinopeus 1 053 m/min = 17,6 m/s. Dispergointiaine lisättiin veteen, jota seurasi pigmentin lisääminen veteen, kuten laboratoriomenetelmässä ja sekoitettiin hitaalla 15 nopeudella. Sitten sekoitinta käytettiin nopeudella 3 300 r/min viiden minuutin ajan.

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä käytetyt kaoliinipigmentit valmistettiin Georgia-kaoliinisaven liuotetusta vesisuspen-20 sionäytteestä. Liuotusaine oli natriumsilikaatti. Kuiva-ainepitoisuus oli noin 35 %. Saven hiukkaskoon jakauma liuotetuissa vesisuspensioissa oli 55 - 60 % alle 2,0 mik-. . rometriä, 1,3 - 1,6 mikrometriä mediaanihalkaisija ja 10 - 11 % alle 0,3 mikrometrin halkaisija. Tämä suspensio lai-25 mennettiin vedellä kuiva-ainepitoisuuteen välille 15 ja 20 %. Laimennettu suspensio erotettiin painovoimasedimen-toinnilla, jolloin saatiin pinnalle nesteet, jotka sisälsivät mediaanihiukkaskooltaan (e.s.d.) 0,70 mikrometrin hiukkasia ("karkeat"), 0,62 mikrometrin hiukkasia ("kes-" 30 kikoko") ja 0,55 mikrometrin hiukkasia ("hienot"). Ero tettujen suspensiojakeiden pH oli 8-10. Se alennettiin 7,0:ksi 10-%:isen rikkihapon vesiliuoksella. Kaupallisesti saatava kvaternaarisen dimetyylidiallyyliammoniumklo-ridipolymeerin (Polymer 261 LV) väkevöite laimennettiin 35 1 %:n kuiva-ainepitoisuuteen ja lisättiin erotettuihin suspensiojakeisiin sekoittamalla 5-10 minuutin ajan ja 32 891 91 jakeiden pH tarkistettiin kohdalle 2,5 rikkihapolla. "Hieno" jae käsiteltiin 0,07 %:lla ja 0,09 %:lla polymeeriä ja "karkea" jae 0,07 %:lla polymeeriä. Prosenttiluvut annetaan laskettuina kuivana polymeerinä kuivasta savesta.

5 Käsitelty suspensio valkaistiin natriumbisulfiitilla lisäämällä sitä jakeisiin nopeudella 4,5 kg kuivaa savitonnia kohti. 30 minuutin seisotuksen jälkeen valkaistut jakeet tyhjösuodatettiin ja suodatinkakkuja pestiin kylmällä vedellä, kunnes suodoksen resistiivisyydeksi mitattiin 10 5 000 ohm/cm.

Pestyt suodatinkakut liuotettiin sitten tetranat-riumpyrofosfaatilla hiertämällä kuiva suola suodatinkak-kuun spaattelilla. Käytetty fosfaatin määrä oli 0,1 % laskettuna kuivasta savesta. Hiertämistä jatkettiin, kunnes 15 märkä suodatinkakku tuli kaadettavaksi, jossa pisteessä se siirrettiin Waring Blendor -sekoittimeen. Sitten suodatinkakku muodostettiin nesteytetyksi suspensioksi sekoittamalla Waring Blendor -sekoittimessa. Saatujen savi-suspensioiden kuiva-ainepitoisuudet olivat 55 - 62 %.

20 Nesteytetyt savisuspensiot sumutuskuivattiin ja sumutuskuivatut savet muodostettiin päällystysväreiksi (kuiva-ainepitoisuus 56 %) sekoittamalla 100 osaa käsiteltyä savea seitsemään osaan keitettyä hydroksietyloitua tärkkelystä (Penford Gum 280, kuiva-ainepitoisuus 30 %) 25 ja neljään osaan styreeni-butadieenilateksia (Dow Latex 620, kuiva-ainepitoisuus 50 %). Kaikki määrät edellisessä lauseessa ilmoitetaan kuivista aineista laskettuina. Värit päällystettiin 10 kg kevytpainopaperin perusmassan viiran puolelle käyttämällä päällystyskonetta, joka oli 30 varustettu ilmanpainekuormitteisella päällystysterällä, niin että päällystykset voitiin levittää alueella 0,005 -2 0,010 kg/m . Arkit vakioitiin 50 %:n suhteelliseen kosteuteen ja 22°C:seen ja kalanteroitiin kahdella eri labora-toriokalanterointiyksiköllä: yksikkö A, kaksi telaväliä 35 60°C:ssa ja 250 pii; ja yksikkö B, kolme telaväliä 60°C;ssa ” 89191 ja 500 pii (naulaa lineaarista tuumaa kohti( 4 459 ja 8 900 kg/juoksumetri).

Kalanteroitujen arkkien opasiteetti ja kiilto määritettiin käyttämällä TAPPI (Technical Association of the 5 Pulp and Paper Industries) menetelmiä. Opasiteetti määritettiin TAPPI Standard T 425-M-60 menetelmän ja kiilto TAPPI Standard T 480ts-65 menetelmän mukaan. Opasiteetti ja kiilto on ilmoitettu prosentteina, mitä suurempi prosentti, sitä parempi opasiteetti ja kiilto.

10 Opasiteetti-, kiilto- ja painettavuusmittaukset on esitetty yhteenvetona taulukossa I alla. Tiedot taulukossa I ovat lineaarisesti regressiivisiä arvoja laskettuina mittauksista kolmella eri päällystyspainolla ja sitten laskettu 2,3 kg:n päällystyspainolle.

15 Vertailutarkoituksissa valmistettiin vertailuväri, p jossa pigmentoinnin muodosti 90 osaa LITECOTE savea ja I> 10 osaa ANSILEX savea. LITECOTE on kaupallinen delaminoi-tu pigmentti, jonka mediaani ekvivalentti pallohalkaisija on 0,70 mikrometriä. ANSILEX on kaupallinen kalsinoitu 20 pigmentti, jonka mediaani ekvivalentti pallohalkaisija on 0,80 mikrometriä. Tämän päällystysvärin kuiva-ainepitoisuus oli 57 %. Päällystys- ja testausmenettely oli identtinen verrattuna niihin, joita käytettiin muille pigmenteille esimerkissä 1.

25 Taulukko I

Päällystysvärillä päällystetyn ja polymeerillä käsiteltyä savea sisältävän arkin ominaisuudet Kalanteriyksikkö A Kalanteriyksikkö B

Saven Polymee- Arkin Helio- " Arkin Helie- ... 30 hiuk- riväke- opasi- painet- opasi- painet- kas- vyys teetti Kiilto tavuus teetti Kiilto tavuus koko (¾)_CC) (X) (mm)_(X)_(X) (ma)

Hieno 0,07 88,3 49,1 63 87,1 49,3 87

Hieno 0,09 88,4 46,8 63 86,8 47,7 96 35 Karkea 0,07 87,8 40,3 63 86,9 43,1 96

Vertailu — 87,4 48,0 55 86,0 47,8 83 34 891 91

Tiedot taulukossa I viittaavat siihen, että kokeelliset pigmentit ohittavat vertailun (LITECOTE/ANSILEX) painojäljen laadussa ja opasiteetissa ja yleensä tuottavat vertailun kanssa vertailukelpoisen arkin kiillon. Tie-5 dot osoittavat myös, että karkea savi pyrkii menettämään kiiltoa, mutta säilyttää painettavuuden.

Tiedot osoittavat myös, että Polymer 261 LV tason nostaminen 0,09 %:ksi ylläpiti koheusvaikutusta. Kuitenkin savilietteillä ja päällystysväreillä, jotka oli valio mistettu käyttämällä tällä väkevyystasolla käsitellyillä savilla, esiintyi pyrkimys viskositeetin haitalliseen nousuun .

Esimerkki 2

Osa A

15 Edelleen vertailutarkoituksissa yritettiin hiukkas- kooltaan "hienon" (0,55 mikrometriä) saven koheutusta käyttämällä erilaisia kaupallisesti saatavia amiineja, amiini-suoloja, kvaternaarisia ammoniumsuoloja ja kationisia polymeerejä, joita kaupallisesti käytetään hienojakoisen ve-20 teen suspendoidun aineen höytelöintiin. Esimerkin 1 menettely koheutetun kaoliinisaven valmistamiseksi Polymer 261 LV:n avulla toistettiin kullekin höytelöintiaineelle mukaan lukien Polymer 261 LV. Koheutus arvosteltiin arvioimalla 25 % savikuiva-ainetta sisältävän savidisper-25 sion paksuntumisen lisääntyminen sen jälkeen, kun siihen on lisätty 0,07 % höytelöintiainetta prosenttiluvun perustuessa kuivan saven painolle. Jos dispersiossa ei näkynyt huomattavaa paksunemista yksittäisen höytelöintiaineen siihen lisäämisen jälkeen, koheutusvaikutukseksi arvos-30 teltiin "puuttuu". Jos saatiin kevyt kermamainen konsis-tenssi, höytelöintiaineen koheutusvaikutukseksi arvosteltiin "heikko". Jos dispersiossa tapahtui paksuneminen, joka oli huomattavissa dispersiota kaadettaessa, koheutusvaikutukseksi arvosteltiin " hiukan". Polymer 261 LV:n 35 aiheuttamaksi koheutusvaikutukseksi arvosteltiin "huomat- 35 891 91 tava", koska se melkein kiinteytti lietteen, niin ettei se ollut kaadettavissa.

Eri höytelöintiaineiden koheutusarvostelut arvioitiin vertailevassa tutkimuksessa ja on merkitty muistiin 5 alle taulukkoon II.

Taulukko II

Kaupallinen tuote/ Valmistusajan kuvaus Koheus- valmistajan merkki arvostelu

Calgon/261 LV Polykvaternaarinen ammo- Huomattava 10 niumkloridi

Betz/1190 Polykvaternaarinen ammo- Heikko niumsuola

Nalco/8674 Polykvaternaarinen yhdiste Puuttuu

American Cyanamid 15 S-5622 Kationinen polymeeri Heikko S-5623 Kationinen polymeeri Heikko

Allied Chemical C-315 Kationinen polymeeri Heikko C-305P Kationinen polymeeri Heikko 20 Betz/1180 Polyamiinisuola Puuttuu

Betz/1185 Polyamiinisuola Puuttuu

Betz/1175 Polyaminoamidi Puuttuu

Nalco/7607 Polyamiini-epikloori- Hiukan* hydriini 25 *Kun väkevyys nousi 0,14 ja 0,21 %:iin, koheutusvaikutus ei lähestynyt Calgon 261 LV.

Taulukossa II esitetyt tulokset osoittavat, että lueteltujen aineiden joukossa polydimetyylidiallyyliammo-niumkloridi oli ainutlaatuinen näissä kokeissa käytetyis-30 sä väkevyyksissä arvosteltujen kaoliinisavidispersioiden koheutuksessa.

Osa B

Testausta suoritettiin edelleen erilaisten annettujen kaupallisten kationisten polymeerimateriaalien kel-35 poisuuden arvostelemiseksi käytettäviksi höytelöinti- tai hyytelöintiaineita kaoliinisavisuspensioiden höytelöimisessä 36 891 91 ja kuivattujen läpikuultamattomaksi tekevien pigmenttien tuottamisessa, jotka pystytään muodostamaan savi-vesi kiinteiksi aineiksi kuiva-ainepitoisuudeltaan noin 62 %, joilla on hyväksyttävä suuren ja pienen leikkauksen reolo-5 gia.

Testauksessa käytetty kaoliinisavi oli keski-Georgiassa (Washington County) louhitun raakasaven jae, joka valittiin käytettäväksi hiukkaskoon jakaumaltaan toivottuna tämän keksinnön tarkoituksiin käytettäessä 10 Calgon 261 LV polymeeriä 0,08 % lisäystasolla. Jakeen hiukkaskoko oli 90 ί 2 % painosta hienompaa kuin 2 mikro-metriä; 50 % painosta hienompaa kuin 0,57 t 0,03 mikrometriä eikä enempää kuin 20 % painosta hienompaa kuin 0,3 mikrometriä. Savijae saatiin kuiva-ainepitoisuudeltaan 15 20-%:isena lietteenä ja se sisälsi liuotusaineena natrium-silikaatin ja natriumkarbonaatin seosta. pH oli noin 7. Testauksessa käytetyt kationiset polyelektrolyytit Calgon 261 LV:n lisäksi oli materiaaleja, jotka saatiin seuraa-villa rekisteröidyillä tavaramerkeillä NALCOLYTE 7107, 20 NALCOLYTE 8102, NALCOLYTE 8100, NALCOLYTE 8101 ja NALCLEAR 7122.

Suoritettaessa laskeutumiskokeita annokset kuiva-ainepitoisuudeltaan 20-%:isesta lietteestä laimennettiin mittaeriöissä kuiva-ainepitoisuudeltaan noin 10-%:isiksi 25 lisäämällä riittävästi vettä 100 ml:n laimenenttua lietettä muodostamiseksi (10 g kuivaa savea/100 ml laimennettua lietettä). Kunkin lieriön sisältö sekoitettiin peittämällä sen suu ja nopeasti kääntämällä lieriötä ylösalaisin useita kertoja.

30 Eri käsittelyjen tehokkuutta suspensioiden koheut- tamisessa (höytelöimisessä) tutkittiin huomioimalla kunkin suspension laskeutumispiirteet tietyn ajan kuluessa. Niiden kationisten materiaalien väkevyydet ja tulokset 26 tunnin laskeutuksen jälkeen, joilla esiintyi annetulla 35 tasolla lisättyinä samanlainen laskeutumispiirre kuin Calgon 261 LV:llä lisättynä tasolla 0,08 %, on esitetty 37 891 91 yhteenvetona alla. Kaikkina aikaväleinä 1 ja 26 tunnin aikana näillä aineilla alla esitetyillä määrillä käyttämällä käsitellyillä lietteillä esiintyi samanlaiset tai hiukan paremmat laskeutumispiirteet kuin Calgon 261 LV:llä 5 tasolla 0,08 % mitatut.

Polymeeri Määr£ painosta* Nestettä pinnalla Pintanesteen mm kirkkaus 7107 0f25X 30 Kirkas 7122 lr00X 32 Kirkas 8100 lr00Z 29 Kirkas in 8101 lfOOZ 29 Kirkas 8102 OfSOZ 30 Kirkas

Calgon 261 LV 0r062 29 Kirkas ♦laskettuna kuivasta savesta.

Näihin tuloksiin perustuen pigmentit arvosteltiin 15 niiden läpikuultamattomuuden (valon sironnan) ja veteen kuiva-ainepitoisuudessa noin 62 % juoksevien lietteiden muodostumista varten dispergoitumiskyvyn määrittämiseksi. Dispergoitujen lietteiden reologia arvosteltiin pienemmässä kuiva-ainepitoisuudessa, jos kuiva-ainepitoisuu-20 deltaan 62-%:ista lietettä ei voitu muodostaa. Savinäyte, jota käytettiin näissä kokeissa, saatiin samasta kaivoksesta ja käsiteltiin samalla tavalla kuin mitä käytettiin savijakeen tuottamiseksi, jolla oli sama hiukkaskoon ja-kauma kuin savella, jota käytettiin yllä kuvatuissa las-25 keutumiskokeissa. Pigmentit valmistettiin lisäämällä po-lyelektrolyyttiä kuiva-ainepitoisuudeltaan 20-%:iseen sa-; *· vilietteeseen pH:ssa 7, tekemällä happamaksi pHshon 3 rikkihapolla, lisäämällä K-Brite Brand natriumbisulfiitti-valkaisuainetta määrässä 3,6 kg tonnia kuivaa savea koh-30 ti, seisottamalla 30 minuutin ajan, jota seurasi suoda-tus ja pesemällä suodatinkakku kylmällä vedellä. Uunissa kuivaamisen ja jauhamisen jälkeen jokainen pigmentti dis-pergoitiin kuiva-ainepitoisuustasolla lisäämällä 0,025 % (kuivasta savesta laskettuna) Colloid C-211 natriumpoly-.·- 35 akrylaattidispergointiainetta sekoittamalla Waring Blendor sekoitinta 50 voltin asetuksella yhden minuutin ajan.

38 891 91

Sitten lisättiin lisää polyakrylaattia, jos se oli tarpeen, minimin Brookfield-viskositeetin saavuttamiseksi nopeudella 20 r/min. Tulokset on esitetty yhteenvetona alla: Erilaisia kationisia polyelektrolyyttejä sisältävän 5 koheuskaoliinisaven vaikutus optisiin ja Teologi siin ominaisuuksiin

Laitteen ominaisuudet ja koostumus Mustan lasin — sironta b2/r X Kuiva- pH Brookfield Hercule· β 457nn 9 57Jam ainetta viskosit. päätep.

10 (mPas)_ viskosit 20rpa 100 rpm

Polymeeri, %

Puuttuu ** ** ** f 128 T093

Calgon 261 LV, 0,081 62,5 7,2 50 60 560/16 ,153 ,127

Nalcolyte 7107, 0,252 62,2 7,2 50 59 1100/1,2 ,150 ,102

Nalcolyte 6101, 1,02 62,0 7,2 75 87 410/16 ,178 ,134 , . Nalcolyte 6100, 1,02 62,2 6,0 100 103 655/16 ,165 ,136 3 Nalcolyte 6102, 0,52 61,1 7,0 55 80 500/16 ,189 .138 **Ei määritetty

Kun samanlaiset kokeet suoritettiin näytteellä kidevesipitoista ASP 100 kaoliinia, tulokset olivat ylei-20 sesti ottaen samanlaiset; sironta kohdalla 457 ja 577 nm oli kuitenkin pienempi. Tämän saven hiukkaskoko oli 92 paino-% hienompaa kuin 2 mikrometriä, 50 paino-% hienompaa kuin 0,4 mikrometriä ja 35 paino-% hienompaa kuin 0,3 mikrometriä.

25 Esimerkki 3

Vielä suuremman eron saavuttamiseksi esimerkin I menettely toistettiin sillä erolla, että kaoliinisavea ei käsitelty Calgon Polymer 261 LV:llä ennen sen lisäämistä päällystysväriin. Tässä kokeessa käytetty savi oli esimer-30 kin 1 "hieno" kaoliinisavi. Polymeeri 261 LV lisättiin päällystysväriin väkevyydessä 0,07 paino-% laskettuna päällystysväriin jo lisätyn käsittelemättömän saven painosta. Kun tällä vertailevalla päällystysvärillä päällystettiin paperiperusmassa ja kalanteroitiin yksikössä A 35 esimerkin 1 menettelyn mukaan, kalanteroidun arkin kiilto pieneni kolmella pisteellä. Opasiteetti aleni 0,6 39 891 91 pistettä verrattuna arkkeihin, joissa oli sama päällystys-paino, joka oli valmistettu samasta savesta käsiteltynä 0,07 %:lla polymeeriä aikaisemmin esimerkissä 1 kuvatusti, osoittaen, että Polymer 261 LV:n lisääminen päällystysvä-5 riin tällä tavalla ei tuota haluttua parannusta.

Esimerkki 4

Esimerkin 1 menettelyä seurattiin suodatinkakkujen valmistamiseksi, jotka sisälsivät hiukkaskooltaan hienoja, keskikokoisia ja karkeita kaoliinihiukkasia, jotka oli kä-10 sitelty 0,07 paino-%:lla Polymer 261 LV laskettuna savi-kuiva-aineen painosta. Suodatinkakut muodostettiin suspen-sioiksi hämmentämällä Waring Blendor -sekoittimessa, johon oli lisätty natriumtetrapyrofosfaattia riittävä määrä tuottamaan juokseva dispersio yhdessä minuutissa käyttä-15 mällä joko pienen tai suuren leikkauksen olosuhteita.

Pienen leikkauksen olosuhteet saatiin energian sekoitti-meen tulotehoa säätelevän säätövastuksen asetuksella 40 ja suuren leikkauksen olosuhteet säätövastuksen asetuksella 100. Suuren ja pienen leikkauksen olosuhteissa valmistet-20 tujen savisuspensioiden Brookfield ja Hercules (suuri leikkaus) -viskositeetit ja valon sironta ja kiilto on merkitty muistiin alle taulukkoon III. Uskotaan, ettei disper-gointiaineen lisäystaso, jota ei mitattu, ollut optimi.

Esimerkin 1 menettelyt toistettiin myös päällystys-25 värien valmistamiseksi polymeerillä käsiteltyjen savien ("hieno”, "keskikoko" ja "karkea") suspensioista sekoittamalla 100 osaa savilietteitä seitsemään osaan hydroksi-etyloitua tärkkelystä ja neljään osaan styreenibutadiee-nilateksia (pienen ja suuren leikkauksen olosuhteissa).

30 Päällystysvärien formulaatioissa käytettyjen aineiden määrät annetaan laskettuina päällystyksen kuivapainosta. Päällystysvärivertailu valmistettiin samalla tavalla kuin esimerkissä 1. Polymeerillä käsiteltyjä savilietteitä sisältävien päällystysvärien Brookfield- ja Hercules-visko-35 sitcetit, valon sironta ja kiilto on merkitty muistiin alle taulukkoon III.

40 891 91

Taulukko III

Polymeerillä 261 LV käsitellyn saven vesisuspensioiden reologia, valon sironta ja kiilto

Mustan lasin 5 saven päällystys- hiuk- Kuiva- Viskositeetti valon sironta

Kas- Leik- ainetta Brookfield Hercule·* Kiilto S457 S577 koko kaus <Z) (20 rpn) (rpa) Z (az/g) <az/g) (mPas) ____________ rlj.puo Pieni 61,6 488 165 60 0,186 0,130 2^ Q Hieno Suuri 61 ^7 88 473 62 0,178 0^127

Keskik. Pieni 6176 188 283 58 0,182 0,128

Karkea Pieni 61,8 225 51 0,160 0,115 _2

15 *Hercules r/min arvolla 16 N/m x 10 A-painolla Taulukko IV

Päällystysvärin reologia, valon sironta ja kiilto

Mustan lasin päällystys-

Ssven Kuiva- Brookfield Hercule» valon sironta 20 hiuk- Leik- ainetta (20 rpn) viskosit. Kiilto S^7 S577 kas- kaus (X) (mPas) **N/«'X * (a2/g) (a2/g) koko 10-2

Hieno Pieni 57,6 8450 56 ~~ 34 0,182 0,142

Hieno Suuri 57,7 8200 54 36 0,182 0,143

Keskik. Pieni 57,2 5200 48 24 0,172 0,136

Karkea Pieni 57,7 6850 — 19 0,139 0,110

Vertailu — 57,9 2475 44 — 0,130 0,100 25 •LITECOTE/ANSILEX ** 9 4400 rpa. E-painolla

Taulukoihin III ja IV muistiin merkityt tiedot 30 osoittavat, että riippumatta hiukkaskoosta keksinnön kohotetuilla savilla on käyttökelpoiset Brookfield- ja Hercules-väriviskositeetit; Brookfield-viskositeetit ovat pienemmät suuressa leikkauksessa kuin pienessä leikkauksessa osoittaen, että leikkaus alensi kvaternaarisella 35 dialkyylidiallyyliammoniumsuolalla käsitellyn saven lietteen viskositeettia.

4i 89191

Taulukoihin III ja IV muistiin merkityt valonsi-ronta- ja kiiltoarvot osoittavat, että suuri leikkaus ei tuhoa koheusrakennetta ja että polymeerillä 261 LV käsiteltyjen savihiukkasten ominaisuudet dispergoituina suu-5 ren leikkauksen olosuhteissa muuttuivat vain minimaalisesti verrattuina polymeerillä 261 LV käsiteltyyn saveen dis-pergoituna pienen leikkauksen olosuhteissa, josta on todisteena melkein täydellinen muutoksen puuttuminen valon-sironta- ja kiiltoarvoissa kohdilla S^57 ja S577· 10 Esimerkki 5

Valmistettiin päällystysvärejä suuren ja pienen leikkauksen olosuhteissa käyttämällä 0,07 %:lla polymeeriä 261 LV käsitellyn, kooltaan 0,55 mikrometrin ja 0,62 mikrometrin kaoliinisaven savilietteita esimerkin 4 me-15 nettelyä seuraten. Väreillä päällystettiin paperiperusmas- 3 sa päällystyspainoon 2,3 kg/92,7 m ). Päällystetyt arkit kalanteroitiin vaiheittain 77°C:ssa ja 500 pli:ssa <8 900 kg/juoksumetri). Vaiheita merkitään "telaväleinä" (I, II ja III telaväli). Kalnateroitujen arkkien samoin 20 kuin kalanteroimattoman arkin opasiteetti määritettiin TAPPI T 425-M-60:n mukaan ja arkkien kiilto määritettiin TAPPI T 480ts-65:n mukaan. LITECOTE/ANSILEX-vertailu val-. . mistettiin myös ja testattiin kuten edellisessä esimer kissä.

25 Opasiteetti- ja kiiltotulokset on merkitty muistiin alle taulukkoon V. Tiedot taulukossa V, kuten taulukossa I yllä, ovat lineaarisia regressioarvoja 2,3 kg päällys-tyspainolle laskettuna kolmen eri päällystyspainon mittauksista .

42 89191

Taulukko V

Leikkausolosuhteiden vaikutus polymeerillä 261 LV käsitellystä kaoliinisavesta valmistetuilla pääl-lystysväreillä päällystetyn arkin ominaisuuksiin 5 Leik- VMrin

kaus- kuiva- Kalanteroi- Kalanterlyksikkö B

olo- ainepit. maton 1 telaväli 2telaväli 3 tplaväli

Savi suht. t Op(l) Cl.(2) Op. Cl. Op. Cl. Op. Cl.

Hieno Pieni 57,6 91,3 io,0 89,3 31,0 86f7 41,6 86,2 47,7

Hieno Suuri 57,7 91,2 10,3 88,0 31,8 86,8 41,7 85,7 49,1

Keskink. Pieni 57,2 91,1 7,3 88,1 26,8 86,2 37,4 85,6 44,2

Vertailut) . 57,9 90,2 9,9 87,7 29,2 85,2 39,3 84,7 45,5 (1) Op. · Opasiteetti (2) 61. - Kiilto 15 (3) Vert. LITEC0TE/ANS1LEX 90/10 seos.

Tiedot taulukossa V osoittavat, että leikkausolo-suhteet eivät merkittävästi vaikuta polymeerillä 261 LV 20 käsiteltyä savea käyttämällä valmistettujen päällystysvä-rien ominaisuuksiin ja polymeerillä käsitellyn saven parantuneet opasiteetti- ja kiilto-ominaisuudet säilyvät riippumatta dispersioleikakuksesta superkalanterointiolo-suhteiden vallitessa. Olisi huomattava, että superkalante-25 roitujen arkkien opasiteetti ja kiilto pienenevät tavallisesti, koska perussavi tehdään karkeammaksi.

Esimerkki 6

Seurattiin esimerkin 1 menettelyä suodatinkakun valmistamiseksi, joka sisälsi hiukkaskooltaan hienoja 30 (0,55 mikrometriä), 0,07 paino-%:lla (laskettuna saven kuiva-aineesta) polymeeriä 261 LV käsiteltyjä kaoliinisa-vihiukkasia. Suodatinkakku muodostettiin suspensioksi (55 % kuiva-ainetta) Waring Blendor -sekoittimessa yhden minuutin ajan hämmentämällä käyttäen suuren leikkauksen 35 olosuhteita. Polymeerillä 261 LV käsitelty savisuspensio lisättiin jauhettuun kuitusulppuun, joka oli aikaisemmin 43 891 91 lietetty Canadian Standard Freeness -arvoon 125 ml ja kuitupitoisuuteen noin 2,7 paino-% käsiarkkien tuottamiseksi, joiden nettomineraalipitoisuus (NMC) oli alueella 4,57 -14,28 %. Sulppu/savi-seoksia sekoitettiin laboratorioha-5 jottimessa, kunnes saatiin homogeeniset suspensiot laimennettuna 0,25 %:n kuitupitoisuuteen. Käsiarkit muodostettiin sulppu/savi-suspensioista käyttämällä M/K Systems, 2

Inc. Miniformer -laitetta pyrkimysperuspainona 52,1 g/m . Kohtuullisen saven retention varmistamiseksi massaan li-10 sättiin kationista polyakryyliamidiretentioapuainetta, jota myydään tavaramerkillä ACCURAC 620, Miniformer'in painelaatikkoon väkevyydessä 0,23 kg kuitutonnia kohti.

Käsiarkit puristettiin ja kuivattiin Miniformer-illa ja niitä vakioitiin vähintään 24 tuntia 23°C:ssa 15 50 %:n suhteellisessa kosteudessa. Sen jälkeen mitattiin vaaleus ja opasiteetti.

Käsiarkit, joita oli vakioitu vielä 24 tuntia 23°C:ssa 50 %:n suhteellisessa kosteudessa, kalanteroi-tiin (B) kahdesta telavälistä 500 pli:ssä (8 900 kg/juok-20 sumetri).

Vertailutarkoituksissa menettelyt toistettiin käyttämättä mitään täyteainetta (vertailu A). Edelleen vertailutarkoituksissa menettelyt toistettiin käyttämällä käsittelemätöntä kaoliinisavea (HT* savi), jonka hiukkasten 25 mediaanikoko on noin 0,7 mikrometriä ja joka on noin 80 paino-%:isesti hienompaa kuin 2 mikrometriä (vertailu B).

Vaaleus ja opasiteettitulokset tarkistettuina pe-ruspainoon 52,1 g/m^ on esitetty yhteenvetona alla taulukossa VI.

44 891 91

Taulukko VI

Polymeerillä 261 LV käsitellyllä kaoliinisavella täytettyjen arkkien ominaisuudet Kohotet- 5 tu pig- Kalanteroimaton Kalanteroitu mentti KMC Vaaleus % Opaslt. ~ Vaaleus % Qpasit. % 537 67f 1 66.1 67T1 66,4 6.21 67.7 67.* 67,* «7,6 111*2 68,3 6813 67,8 68,5 1*,28 66,* 69,3 67,6 68,8

Ei täyteainetta (vertailu A) 10 0,00 65,5 83,0 66,* 85,5

KaslttelemätSn HT-savi (vertailu B) *,09 66,2 85,1 66,2 85,7 7,26 57,6 86,1 67,3 86,3 1C 9,58 67,* 87,1 67,1 87,0 15 11,*9 67,0 87,6 67,0 68,1

Tiedot taulukossa VI osoittavat, että polymeerillä 261 LV käsitellyn kaoliinin käyttö täyteaineena tuotti arkin, jonka vaaleus on suhteellisen suuri, jonka opasi-20 teetti oli suhteellisen suuri eikä useimmissa tapauksissa menettänyt näitä ominaisuuksiaan superkalanteroitaessa paperi.

Esimerkki 7

Suoritettiin kokeita keksinnön koheutuspigmentin 25 käyttökelpoisuuden arvostelemiseksi valmistettaessa off-setpainettua päällystettyä kevytpainopaperia. Koheutus-pigmentti valmistettiin olennaisesti esimerkissä 1 kuva-tusti Georgia-kaoliinisavinäytteestä, joka oli noin 85-%risesti hienompaa kuin 2 mikrometriä ja noin 22 pai-30 no-%risesti alle 0,3 mikrometriä. Hiukkasten mediaanikoko oli noin 0,6 mikrometriä. Calgon 261 LV polymeeriä lisättiin määrässä 0,07 % kuivapainosta laskettuna saven painosta. Polymeerin lisäyksen jälkeen suspensio höytelöi-tiin lisäämällä happoa, valkaistiin, vesi poistettiin ja 35 kuivattiin. Näyte lietettiin 62,5 %rn kuiva-ainepitoisuudessa 0,1 paino-% tetranatriumpyrofosfaattia saven kuiva- 45 891 91 painosta laskettuna ollessa läsnä käyttämällä pienen leikkauksen olosuhteita. Valmistettiin päällystysväri käyttämällä tavanomaisia menettelyjä ja lisäämällä seuraavat aineosat luetellussa järjestyksessä: 5 Paino-osia (kuivapainosta) 100,0 Pigmentti 8.0 Keitetty PG 280 -tärkkelys 8.0 Dow 640A -lateksi 0,8 Sunrez 666 10 0,5 Napcote C-104 Päällystysvärin pH tarkistettiin kohdalle 8,0 am-moniumhydroksidiliuoksella. Päällystysväri levitettiin 11 kg St. Regis -offsetperusmassalle käyttämällä Keegan puddle blade -päällystyskonetta viiran puolelle vaihte- 15 levällä päällystyspainoalueella muunnellen terän painoa. Päällystetyt paperit kalanteroitiin ennen tertausta käyttämällä yksikkö B kalanteria olosuhteina kaksi telaväliä, 250 pii (4 450 kg/juoksumetri) ja 60°C. Optiset ja paina-tusominaisuudet mitattiin vakiomenetelmillä.

20 Vertailutarkoituksissa yleinen menettely toistet tiin käyttämällä vertailupigmentteinä päällystyslaatuista kaoliinisavea, hankittu tavaramerkillä LVHT samoin kuin 50/50 (paino) seosta LVHT ja LITECOTE-savea. Uskotaan, että nämä savet edustavat offsetlaatuisten päällystettyjen 25 papereiden valmistukseen käytettyjä savipigmenttejä.

Taulukko VII esittää yhteenvetona tulokset, jotka saatiin testaamalla kokeellista koheutettua pigmenttiä ja savea sisältävien päällystysvärien reologia arvosteltuina vertailutarkoituksia varten.

30 Taulukko VIII esittää yhteenvetona päällystettyjen arkkien optiset ja painatusominaisuustulokset.

46 891 91

Taulukko VII

Päällystysvärien reologia

Pigmentointi LVHT 50 LVHT Kokeellinen 50 LITECOTE pigmentti 5 Päällystysvärin reologia

Kuiva-ainepitoisuus (%) 57,1 57,2 57,2 pH —> 8,0

Brookfield-viskositeetti (mPas) 2500 3350 8250 10 Kara nro 4 20 rpm, 27°C HEP "E" (N/m* x 10_2) 400 000 dynen jouset 19 22 33 E-paino, 4 400 rpm max 15 *Hercules "päätepiste"

Taulukko Vili Päällystettyjen arkkien optiset ja painatusomi-naisuudet

Pigmentointi LVHT 50 LVHT Kokeellinen 20 50 LITECOTE pigmentti Päällystyksen paino (# /3 000 sq. ft.) 4,0 4,5 4,0

Kalanteroitu, optiset ominaisuudet 25 75° arkin kiilto (%) 47,4 49,1 46,5

Elrepho vaaleus (%) 69,4 69,9 69,6

Opasiteetti (%) 84,1 84,5 85,1

Kalanteroidun paperin ominaisuudet 30 Sheffield sileys 16 11 23

Sheffield huokoisuus (76 x 10 3 m kierkko) 49 44 206

Painatusominaisuudet K & N painovärin imettä- 35 vyys (muutos-%) 19,6 19,4 28,8 47 891 91 IGT kuiva sitoutuminen (vvp paino/nro 24 öljy) 19 18 17

Vandercook tasainen painatus 5 75° painatuskiilto (%) 77,8 78,5 68,9

Optinen tiheys 1,60 1,60 1,55 Läpipainatus 76,1 76,6 76,1

Painovärin siirto (mg) 36,9 32,6 40,2

Rl painettavuus 10 Märkä sitoutuminen* 3 3 10 *Pienemmät numerot tarkoittavat parempaa märkää sitoutumista

Taulukossa VII esitetyt viskositeettitiedot osoittavat kokeellisen pigmenttivärin korkeamman viskositeetin.

15 Tiedot taulukossa VIII osoittavat kokeellisen pig mentin koheutusvaikutuksen, joka ilmeni sen hyvästä käyttäytymisestä opasiteetissa, huokoisuudessa, K & N painovärin imeytymisessä ja läpipainatuksessa.

Esimerkki 8 20 Seuraava koe osoittaa, kuinka viskositeettilisäyk- siä voidaan käyttää polymeerin tehokkaan lisäysmäärän määrittämiseksi. Kokeen tulokset vahvistavat myös sen uskon, että Calgon 261 LV polymeeri toimii höytelöiden kidevesi-pitoisen kaoliinisaven kuiva-ainepitoisuudeltaan suuria

25 dispersioita. Kokeissa käytetty savi oli ULTRAGLOSS 90R

savi, esidispergoitu, hiukkaskooltaan ultrahieno kaoliini-savi, 90 paino-% hiukkasista ollessa hienompia kuin 2 mikrometriä, 90 paino-% ollessa hienompia kuin 1 mikrometri ja hiukkaskoon mediaanin ollessa noin 0,3 mikrometriä. Sa- 30 vi annettiin käytettäväksi sumutuskuivattuna tuotteena, joka sisälsi noin 0,35 paino-% tetranatriumpyrofosfaat-tia, joka lisättiin savilietteeseen ennen sumutuskuivaus-ta. Calgon 261 LV lisättiin pieninä määrinä kuiva-ainepitoisuuteen 65 % liuotettuun saven (700 g) suspensioon.

35 Tätä kuiva-ainepitoisuutta käytettiin polymeerilisäyksen paksuntamisvaikutuksen tarkkailuun. Brookfield-viskosi- 48 891 91 teetti (20 r/min) mitattiin jokaisen lisäyksen jälkeen, kunnes oli lisätty haluttu 0,07 % kokonaismäärä polymeerin kuivapainoa laskettuna saven kuivapainosta. Ensimmäiset lisäykset näyttävät hiukan alentavan viskositeettia.

5 Kuitenkin, kun oli lisätty noin 60 % yleensä tehokkaaksi havaitusta määrästä koheutetun savituotteen valmistuksessa käytettäessä hienoa savea, viskositeetti alkoi nousta ja jatkoi nousemistaan, kunnes polymeerin kokonaislisäys oli 0,07 % (kuiva paino) laskettuna saven kuivapainosta. Tie-10 dot ovat taulukossa IX.

Taulukko IX

Calgon 261 LV polymeerilisäyksen vaikutus liuotetun, kuiva-ainepitoisuudeltaan suuren suspension viskositeettiin.

15

Lisätty kokonaistilavuus Brookfield-viskositeetti, mPas (Polymeeri 261 LV, 1 % liuos) 0 ai 180 10 ai 164 20 2° 152 30 ai 186 40 ai 272 50 ai* 400 25 *Lopullinen kuiva-ainepitoisuus = 59 S Esimerkki 9

Seuraava on edelleen keksinnön esimerkki suoritettuna käytettäessä laitteistoa teollisuusmittakaavassa.

Erittäin puhdas raaka kaoliinisavi esiintymästä 30 Washington County'sta, Georgiasta, joka tunnetaan raakana North Jenkins'inä, jauhettiin, dispergoitiin veteen nat-riumsilikaatin, jonka Na20/Si02 painosuhde oli noin 3/1 ja natriumkarbonaatin kanssa. Sitten suspensio jaettiin sentrifugissa 87 % hienommaksi kuin 2 mikrometriä. Jakeis-35 tettujen suspensioiden hiukkasten mediaanikoko oli 0,59 ± 0,03 mikrometriä; alle 0,3 mikrometrin hiukkasia oli 49 891 91 17 paino-%. Kuiva-ainepitoisuus oli noin 20 % ja pH noin 7. Suspensiot käytettiin sitten puhdistettavina voimakastehoisen magneettisen erottimen läpi. Puhdistetun saven suspensioon lisättiin Calgon 261 LV polymeeriä 0,08 %:n 5 tasolla laskettuna saven kuivapainosta. Polyelektrolyyt-tiä lisättiin vesiliuokseen noin 2 % (paino) väkevyydessä. pH säädettiin noin 4 - 4,5:ksi lisäämällä rikkihappoa ja natriumbisulfiitti (^2820^) valkaisuainetta lisättiin määrässä 2,7 kg/tonni savea. Sitten liete suodatettiin 10 tyhjökiertosuodattimen läpi tuottamaan suodatinkakku, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 55 - 60 %. Suodatinkakku pestiin perusteellisesti kylmällä vedellä ja dispergoitiin lisäämällä tetranatriumpyrofosfaattia määrässä 0,1 % laskettuna kuivasta savesta, josta seurasi hiertäminen. Nes-15 teytetyn kakun pH säädettiin 6,5 - 7,0:ksi lisäämällä nat-riumhydroksidia. Sitten suspensio kuivattiin sumutuskui-vaamalla.

Tätä raakatuotetta käytettäessä halutut ominaisuudet olivat: 20 G.E. vaaleus, % 86,5 - 87,0 +325 mesh jäännös, % 0,001 2

Sirontakertoimet, m /g • aallonpituudella 457 nm 0,160 aallonpituudella 577 nm 0,120 - 0,140 25 Yllä esitetyt kokeellisen pigmentin sironta-arvot ovat kaksi kertaa suuremmat kuin tyypillisen nro 1 talous-laatuisen kidevesipitoisen päällystyssaven. Käytettäessä tällaista kokeellista pigmenttiä ainoana päällystyspig- menttinä offsetpaperin päällystysformulaatioissa päällys- - - 2 30 tyspainoissa 0,0046 - 0,0089 kg/m , nämä sironta-arvot on luettavissa arkin opasiteetteina, jotka ovat vertailukelpoisia normaalisti saataviin paperin päällystyksiin, jotka sisältävät 5 paino-osaa Tii^ tai 10 osaa kalsinoitua savea. Lisäksi perusmassan suurempi peittyminen voi joh-35 taa päällystetyssä offsetpaperissa paperin vaaleuteen, joka on verrattavissa niihin, jotka saadaan käyttämällä so 89191 vaaleudeltaan suurempaa päällystyssavea. Keksinnön pigmenteillä voi olla suuremmat vaaleusarvot kuin yllä mainitut edellyttäen, että savisyöte, johon polyelektrolyyt-ti lisätään, on vaaleudeltaan suurempi ja/tai värilliset 5 epäpuhtaudet poistetaan vaahdottamalla tai muilla keinoin.

Keksinnön tästä ja samanlaisista raakakaoliinijakeista valmistettujen pigmenttien dispergoitujen savi-vesilietteiden viskositeetti on tyypillisesti paperin päällystyksessä käytetyn delaminoidun vakiosaven ja hiukkas-10 kooltaan hienon kalsinoidun saven puolivälissä. Tämän osoittaa seuraava tyypillisten ominaisuuksien yhteenveto: AHSILEX* Keksinnön KUCLAY* HT" kalein, savi tuote ^elaroinoitu Päällystyssavi savi

Kuiva-ain. % 50,0 62,3 67,8 ' 69,9 15 PH 6r4 6,8 6,7 6,3

Brookfield ' 1 yiskos. (mPas) 20 rpn 30 210 320 205 100 rpn 50 165 290 145

Hercule· Pääte- 840/16,0 1100/9,9 340/16,0 1100/4,3 pisteviskos.

A-paino 27*C.

20

On todettu, että liettäminen tapahtuu parhaiten maksimikuiva-ainepitoisuudessa 62 - 63 % dispergointia silmällä pitäen. Suuremmat kuiva-ainepitoisuudet ovat mahdollisia, mutta vaikeita ja ne voivat tuottaa suuria 25 Brookfield-viskositeettejä.

Keksinnön sumutuskuivattujen pigmenttien reologia, sironta ja kiilto vaihtelevat dispersion kuiva-ainepitoisuuden, lisätyn dispergointiaineen, mikäli sellaista käytetään, määrän ja laadun ja pH:n mukaan. Myöskin työmää-30 rä, joka käytetään pigmenttilietteen valmistamiseksi ennen ja jälkeen sumutuskuivauksen vaikuttaa näihin ominaisuuksiin. Joidenkin näiden muuttujien vaikutus näytetään tässä esimerkissä käyttämällä 0,08 % Calgon 261 LV valmistetulle pigmentille tutkituissa tiedoissa. Liettäminen 35 suoritetaan yllä kuvatulla laboratoriomenettelyllä.

51 89191

Kuiva- Viskoeiteetti _ e2/g ainetta Colloid 20 rp· Siront? % Nopeus* 2112 Brookfield Hercule»** S4S7 S377 62 50 V 0.025 100 1100/3r7 ,174 r126 62 110 V 0.025 90 1100/2.0 ,162 f114 64 50 V 0.025 140 760/16 f175 ,129 5 64 110 V 0.025 150 1100/6,1 ,160 ,112 66 50 V 0.025 230 450/16 ,172 ,125 66 110 V 0,025 320 535/16 ,164 ,117 TSPP2 62 50 V 0,020 450 1080/16 ,187 ,138 64 50 V 0,020 495 520/16 ,182 ,132 ^ *Malli 31 BL46, jänniteasetus tehonsyöttösäätäjässä **A-Bob, 272 rpa per N/m x 10 ^

Esimerkki 10 Tässä esimerkissä käytetyt kaoliinipigmentit val-15 mistettiin käyttämällä laitteistoa laboratoriomittakaavassa jauhetun, aikaisemmin jakeiksi jaetun Georgia-kao-liinisaven liuotetusta vesisuspensionäytteestä. Raakasa-vi, josta jauhettu savi saatiin, oli Scott'in kaivoksesta, Washington Countysta, Georgiasta. Jauhetun saven hiukkas-20 kokojauma oli seuraava: 82 % < 5 ^um; 68 % < 2 ^um; 52 % < 1 yum; 50 % < 0,95 ^um (painomediaanikoko); 25 % < 0,50 ^um; 4 % < 0,3 ^um. Jauhettu savi oli saataessa noin 33 % kuiva-ainepitoisuudessa ja sisälsi natriumsilikaat-tia liuotusaineena. Tämä suspensio jaettiin jakeisiin ta-25 vanomaisella tavalla sentrifugissa kolmen hiukkaskokoja-keen valmsitamiseksi seuraavasti: 79 % < 2 ^um; 82 % < 2 ^um; 90 % ^um. Hiukkaskokojakauma 83 % < 2 ^um -jakeessa oli 50 % < 0,6 yum ja 18 % < 0,3 ^um. Jakeiden pH säädettiin 4,6:ksi rikkihapolla ja valkaistiin natriumbi- 30 sulfiitilla lisäämällä sitä jakeisiin nopeudella, joka vastasi 1,8 kg kuivaa savitonnia kohti. Calgon Polymer 261 LV väkevöite laimennettuna l-%:iseksi lisättiin jokaiseen erilliseen suspensiojakeeseen kohtuullisesti sekoittaen 5-10 minuutin ajan. Jokaista fraktiota käsiteltiin 35 polyelektrolyytillä sellaisessa määrin, että tuloksena olivat polyelektrolyyttilisäykset 0,08 %, 0,12 % ja 0,15 %.

52 891 91

Prosentit annetaan kuivana polymeerinä kuivasta savesta. Kaikissa tapauksissa suspensiot paksunivat enemmän kuin hapon ja valkaisuaineen lisäyksen vaikutuksesta. Käsitelty liete näytti konsistenssiltaan "kermamaiselta". 30 5 minuuttia seisottuaan jokainen valkaistu ja käsitelty jae tyhjösuodatettiin ja suodatinkakut pestiin kylmällä vedellä, kunnes suodoksen resistiivisyys oli vähintään 5 000 ohm/cm.

Osa jokaisesta yhdeksästä pestystä suodatinkakusta 10 liuotettiin sitten joko tetranatriumpyrofosfaatin kanssa määrässä 0,025 % laskettuna kuivan saven painosta tai natriumpolyakrylaatin. Colloid 211, kanssa määrässä 0,025 % laskettuna kuivan saven painosta sekoittamalla 40 % liuotusaineliuos suodatinkakkuun moottorikäyttöisel-15 lä melasekoittimella. Sekoitusta jatkettiin, kunnes mä-rästä suodatinkakusta tuli kaadettava. Nesteytetyt savi-suspensiot sumutuskuivattiin tavanomaisella tavalla. Kuivatut pigmentit dispergoitiin uudelleen veteen Waring Blendor -sekoittimella. (Malli 31 BL 46.) Käytetty menet-20 tely oli liuottaa dispergointiaine veteen ja lisätä pigmentti vähitellen veteen samalla käyttäen sekoitinta kohtuullisella nopeudella. Kun kaikki pigmentti oli lisätty, sekoitinta käytettiin yhden minuutin ajan 50 voltin Variac-asetuksella. Saatujen savisuspensioiden kuiva-ainepitoi-25 suudet olivat noin 62 %.

Sumutuskuivattujen savien viskositeetit mitattiin käyttämällä Brookfield-laitetta 20 r/min nopeudella ja Hercules-viskosimetriä ("A"-paino). Valon sironta testattiin myös aallonpituuksilla 457 nm ja 557 nm mustan lasin 30 menetelmällä. Tuloksetesitetään taulukossa X.

Tiedot taulukossa X osoittavat, että kvaternaari-sen ammoniumpolyelektrolyytin lisääminen tasolla 0,03 % johti pigmenttiin, jonka läpikuultamattomuus oli pienempi kuin korkeammilla tasoilla käytettynä. 0,15 % tai 0,13 % 35 lisäystasoilla sironta oli parempi kuin alemmilla tasoilla, mutta pieni leikkaus ja/tai suuri leikkaus olivat 53 89191 toivottua suuremmat. Yleisesti paras mitatun optisen ominaisuuden (sironnan) ja reologian kompromissi saavutettiin polyelektrolyytin lisäystasoilla 0,06 % ja 0,08 %. Tiedot taulukossa X näyttävät myös osoittavan, että saven 5 hiukkaskoko vaikutti valon sirontaan.

Esimerkki 11

Joitakin esimerkissä 10 valmistettuja kokeellisia pigmenttejä arvosteltiin edelleen. Valmistettiin vielä näyte (näyte 4) samasta 90 % < 2 ^um jakeesta käyttämällä 10 samoja menettelyjä, paitsi että 0,08 % Calgon 261 LV lisättiin ennen sumutuskuivausta. Siten näytteet 2 ja 4 valmistettiin samasta savesta käyttäen sama määrä polyelektro-lyyttiä, mutta näytteessä 2 polyelektrolyytti lisättiin ennen suodattamista ja näytteessä 4 polyelektrolyytti li-15 sättiin suodatuksen jälkeen. Arvostellut näytteet ovat ominaispiirteiltään seuraavat: Näyte nro % Calgon 261 LV % < 2 ^um savi syötteessä 1 0,08 80 2 0,08 90 20 3 0,15 83 4 0,08 90

Kokeelliset pigmentit lietettiin kuiva-ainepitoisuudeltaan 62,0 % lietteiksi ja lietteet, joilla oli minimi Brookfield-viskositeetit, saatiin lisäämällä sopiva 25 määrä Colloid 211. Nämä lietteet lietettiin Waring

Blendor'issa 40 voltin asetuksella yhden minuutin ajan. Brookfield- ja Hercules-viskositeetit mitattiin käyttämällä yllä kuvattuja menetelmiä.

Valmistettiin päällystysvärit perustuen seuraavaan 30 syväpainoformulaatioon: : Pigmentti 100

Penford Gum 7

Dow lateksi 620 A 4

Nopcote C-104 0,5 35 Päällystysvärit lietettiin noin 57 %:n kuiva-aine pitoisuuteen. Jokaisen värin pH asetettiin 8,0:ksi ammo- 54 89191 niumhydroksidilla. Brookfield- ja Hercules-viskositeetit mitattiin käyttämällä tavallisia laboratoriomenetelmiä.

Oli tarpeen laimentaa pigmentin sisältävää väriä lisäämällä 0,15 % Calgon 261 LV 56 % kuiva-ainepitoisuuteen, kos-5 ka 57 % kuiva-ainepitoisen värin Brookfield-viskositeetti oli liian korkea. St. Regis syväpainoperusmassan viiran puoli päällystettiin jokaisella päällystysvärillä Keegan-teräpäällystyskonella käyttäen kolmea päällystyspainoa. Veden poistuminen, joka on tyypillinen tämän tyyppisille 10 pigmenteille, huomattiin kaikkien kokeellista pigmenttiä sisältävien värien levityksen aikana. Se oli voimakkain 0,15 % Calgon 261 LV sisältävällä pigmentillä. Päällystetyt arkit kuivattiin kiertokuivaimessa ja niitä vakioitiin yön yli 22°C:ssa ja 50 % suhteellisessa kosteudessa. 15 Arkit punnittiin sitten ja määritettiin päällystyspainot.

Kun oli saatu halutut päällystyspainot, arkit ka-lanteroitiin kahdesta telavälistä 6o°C:ssa ja 250 pli:ssä (4 450 kg/juoksumetri). Kalanteroituja arkkeja vakioitiin yli yön 22°C:ssa ja 50 %:n suhteellisessa kosteudessa ja 20 niistä mitattiin kiilto, Elrepho vaaleus, opasiteetti ja Heliotesti.

Kunkin pigmentin savi-vesisuspensioiden reologiaa verrattiin. Tulokset esitetään taulukossa XI. Pigmentti-liete, johon 0,15 Calgon 261 LV lisättiin, oli suuren 25 leikkauksen Teologialta huono mahdollisesti johtuen riittämättömästä leikkauksesta tälle käsittelytasolle Imettämisen aikana. Tämän pigmentin päällystysvärin Brookfield-viskositeetti oli myös suuri 57 %:n kuiva-ainepitoisuudessa. Laimennus 56 %:n kuiva-ainepitoisuuteen tuotti 30 vielä suuren Brookfield-viskositeetin.

Kalanteroitujen, kokeellisella pigmentillä ja vertailulla päällystettyjen arkkien optiset ominaisuudet mitattiin. Vertailun muodosti seos, joka sisälsi 90 % Litecote ja 10 % Ansilex. Kummankin hienosta syötteestä 35 valmistetun näytteen kiilto oli yhtä hyvä tai parempi kuin vertailun kaikilla päällystyspainoilla. Karkeammasta 55 891 91 syötteestä tehdyt pigmentit antoivat huonomman kiillon kuin vertailu. Kokeellisten pigmenttien Elrepho-vaaleus oli sama tai suurempi kuin vertailun pienellä päällystys-painolla. Kokeellisten pigmenttien syväpainopainettavuus 5 ja opasiteetti olivat samat tai paremmat kuin vertailun kaikilla päällystyspainoilla.

Todettiin, että hienosta syötteestä ja 0,08 % po-lyelektrolyytistä valmistettu näyte 2 tuotti kiilto-, opasiteetti- ja Heliotestiarvot, jotka olivat suuremmat kuin 10 vertailun. Päällystettyjen arkkien Elrepho-vaaleus oli sama tai suurempi kuin vertailun tasoilla 0,0059 ja 0,0092 2 2 kg/m , mutta pienempi kuin vertailun tasolla 0,0075 kg/m .

Kaikkiaan pigmentin käyttäytyminen oli ylivoimainen verrattuna tutkittaviin muihin kokeellisiin näytteisiin ja 15 yleensä yhtä hyvä kuin vertailun. Näyte 4, johon polyelek-trolyytti lisättiin suodatuksen jälkeen ja ennen sumutus-kuivausta, oli kaikkiaan huonompi kuin näyte 2.

Esimerkki 12

Kaksi 0,08 %:lla Calgon 261 LV polymeeriä käsitel-20 tyä kaoliinisavinäytettä (esimerkki 10) lietettiin veteen kuiva-ainepitoisuuteen 62,2 % ja 64,2 % optimiolosuhteissa (dispergoituina 0,025 % Colloid 211:11a). Nämä näytteet sijoitettiin ravistinvesihauteeseen 38°C:seen. Ra-vistelutaajuus oli hidas, noin 100 jaksoa minuutissa laa-25 juuden ollessa noin 7 cm. Viskositeetti ja mustan lasin sironta mitattiin alussa ja sen jälkeen viikoittain. Todettiin, että valonsironta lisääntyi, mutta suuren leikkauksen ja pienen leikkauksen viskositeetit kasvoivat myös korotetussa lämpötilassa varastoinnin pitkittyessä. Liet-30 teillä oli taipumus paksuuntua, mutta ne saatettiin sekoittaa spaattelilla työskentelykelpoiseen ja mitattavaan konsistenssiin. Myöhemmin todettiin, että kuuman (49 - 60°C) veden käyttö suodatinkakkujen pesemiseen esti lietteiden taipumusta paksuuntua varastoinnin aikana.

35 Tehtiin yrityksiä arvostella muutoksia savien hiuk- kaskoon jakaumakäyrissä sen jälkeen, kun ne oli koheutettu se 89191 tämän keksinnön mukaisesti. Näistä yrityksistä ei ole saatu yksiselitteisiä tuloksia. Alan taitajat ovat tietoisia siitä tosiseikasta, että savien hiukkaskoon ja-kaumakäyrät saadaan testaamalla liuotettuja vesisuspen-5 sioita. Leikkausnopeus, jota käytetään keksinnön kotiutettujen savien liuotettujen vesisuspensioiden valmistamiseen, vaikuttaa vahvasti kotiutetulle savelle saatavaan hiukkaskoon jakaumaan. Edelleen käytettäessä SEDI-GRAPH-analysaattoria testattavat liuotetut savisuspensiot 10 laimennetaan ja niihin kohdistetaan värähtely äänihautees-sa. Tällainen käsittely saattaisi ymmärrettävästi muuttaa koheutetun saven hiukkaskoon jakaumaa särkemällä liittymiä. Yleensä tällainen testaus osoittaa, että keksinnön koheutetut savituotteet ovat karkeampia kuin savi, josta 15 koheutetut savituotteet johdetaan, ainakin hienon hiukkaskoon alueella. Esimerkiksi yleensä hienompien hiukkasten kuin 0,3 mikrometriä paino-% näyttää olevan 50 % pienentynyt. Lähtösavi, hiukkaset, joista noin 20 paino-% on hienompia kuin 0,3 mikrometriä, tuottavat tavallisesti 20 koheutetut tuotteet, jotka leikattuina pienellä leikkaus-nopeudella (Waring Blendor sekoitin Variac-asetuksella 30 - 40 volttia) näyttävät olevan noin 10 - 11 paino-%:isesti hienompia kuin 0,3 mikroemtriä. Muutokset suurempien kuin 0,3 mikrometrin hiukkasten kokojakaumassa 25 ovat yleensä pienempiä kuin SEDIGRAPH-laitteen tarkkuus-raja.

Esimerkki 13

Kun kaoliinisavea Calgon 261 LV polymeerillä käsittelemällä saatu koheutettu pigmentti dispergoidaan ve-30 teen polyakrylaatti- tai polyfosfaattidispergointiainet-ta käyttäen ja saatavaa dispergoitunutta vesilietettä kuumennetaan, dispergoitunut savi-vesiliete paksuntuu noin 60°C:ssa. Tämä tapahtuu, kun sellaisia dispergoin-tiaineita joko lisätään pestyyn suodatinkakkuun, joka on 35 saatu prosessin aikana tai jos dispergointiaineet lisätään aikaisemmin sumutuskuivattuun koheutettuun saveen.

57 89191

Kuitenkin, jos tämä suodatinkakkupigmentti dispergoidaan käyttämällä polyakrylaatin ja ionittoman dispergointiai-neen seosta, sen lämmön resistiivisyys kasvaa huomattavasti vaikutuksen koheutetun savipigmentin käyttäytymisomi-5 naisuuksiin tai savi-vesilietteen viskositeettiin ollessa minimaalinen. Samanlaisia resistiivisyysparannuksia lämmön suhteen saadaan, jos tämä dispersio sumutuskuiva-taan ja sitten dispergoidaan uudelleen veteen.

Seuraavat kokeet osoittavat, kuinka kuumuus vai-10 kuttaa haitallisesti koheutetun pigmentin tavanomaista dispergointiainetta sisältävän lietteen viskositeettiin. (Koheuttamattoman) savisyötteen (dispergoitu natriumsili-kaatilla) savi-vesiliete sentrifugoitiin 62 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Kuiva-ainepitoisuus säädettiin 57-%:isek-15 si. Liete kuumennettiin 95°C:seen. Liete ei paksuuntunut.

Koheutuspigmentti valmistettiin lisäämällä 0,08 % Calgon 261 LV polymeeriä (0,25 % väkevyys) 20 % kuiva-ai-nepitoiseen lietteeseen, jota seurasi valkaisu natrium-bisulfiitilla pHrssa 4,5 (säädetty i^SO^illä), suodatus, 20 pesu ja dispergointi Mayo 148 D polyakrylaatilla 62 % kuiva-ainepitoisuuteen. Tätä lietettä kuumennettiin ja se paksuni 60°C:ssa. Liete oheni jäähtyessään, mutta kun se kuumennettiin takaisin 60°C:seen, liete paksuni jälleen. Tämä osoittaa, että kemiallinen reaktio on vastuussa haital-25 lisesta paksunemisesta.

Seuraavat kokeet suoritettiin polyakrylaatin ja ionittoman pinta-aktiivisen aineen seosten tehokkuudesta koheutetun pigmentin dispergoitujen lietteiden lämmönkes-tävyyden parantmaisessa. DA 630 on ioniton pinta-aktiivi-30 nen aine, jota tekee GAF Corporation ja jonka ilmoitetaan olevan dekyylioksipoly(etyleenioksi)etanolia. CO 610 on myös ioniton pinta-aktiivinen aine, jota tekee GAF ja jonka ilmoitetaan olevan nonyylifenoksipoly(etyleenioksi)-etanoli.

35 Koheutettu pigmentti valmistettiin lisäämällä 0,08 %

Calgon 261 LV polymeeriä sopivan kaoliinisavisyötteen 58 891 91 lietteeseen. Natriumbisulfiittivalkaisuainetta lisättiin määrissä 1,8 - 2,3 kg/tonni savea lietteeseen pH:ssa 4,5 (säädetty I^SO^sllä) ja valkaistu liete suodatettiin, pestiin ja liitettiin dispergointiaineseokseen. Brookfield-5 viskositeetti mitattiin välittömästi ja lämmönkestävyys testattiin seuraavana päivänä. Lämmönkestävyyskoe käsitti savi-vesilietteen kuumentamisen 62 %:n kuiva-ainepitoisuudessa avoimessa dekantterissa kuumalla levyllä sekoittaen ja sen juoksevuuden huomioinnin lämpötilan funktio-10 na. Tulokset esitetään alla.

Dispergoin- tiaine Brookfield -viskoa.. Lämmönkestävyys

Hl4fiO/t»630 20RfW 100 RfM

^15 - jl5% 35 55 Juokseva 92°C:ssa 15 ^175% - ^ 10% 55 67 Juokseva 92°C:ssa 710% - r10% 50 65 Juokseva 85°C:ssa r15 - T10% 60 69 Juokseva kp:ssä 20 Eri määriä polyakrylaattidispergointiaineen (Mayo 148 D) ja ionittoman pinta-aktiivisen aineen (DA 630) yhdistelmiä lisättiin pestyihin Calgon 261 LV:llä koheutet-tuihin kaoliinisuodatinkakkuannoksiin tasolla 0,08 %. Po-lyakrylaatti lisättiin ensin liettämisen aikana, jota seu-25 rasi ionittoman pinta-aktiivisen aineen lisäys. Alla esitetyt tulokset osoittavat, että dispergointiaineiden seokset käytettyinä kokonaistasoilla yli 0,175 % olivat tehokkaita estämään paksuuntumisen lämpötiloissa 60°C yläpuolella edellyttäen, että läsnä oli riittävä määrä ioni-30 tonta pinta-aktiivista ainetta.

59 891 91

• I

CO 3 3 ·Η 3 8 Μ Φ 4J :cd w

Il V Y Iso YYYYYYYYY

>| iSS^S-pjjggisSoIS

c e « a to ta so 3 H muu

g IA Ή ^ C IS

B Ai -u (0 4) 4) :t0 td :o 4. Q u

J O. (X

r~ »-4 <n oo inr*r*r»voc!ooin«» in <* to νονοιΛοηηη

IA rl H H H H »A O O H rl n H

2 (η ***»·.» 3 c i— tri on vo HO«in<fmpmi' μ m o o n ωιοβ<·*ιη ^ιοιο

A « N N N HHHHHrtHHH

^ (/J ». K. ·*. ·** *· in o o o o o o

41 o O O O O O O

H ΜΐηΐΛ NininHHrlrlrlH

U h ^ N \ \*V.\OfN m σ\ σι .H

w, « Φ φ φ «o φ k k r »- J{® H H H HHHHHNHH^

Oj Ίο S o _ _ n *o O 00 |h o v i-4 o h o n «mHaqu>tf>p^ ^ φη φ e K Hhnmö^eh^

*H UJ

> ^ s ° 8 g S in o m _

---- UO Q tn O l^mNQQmriQP

• - n (M S F· H ΗΓ·ΗΪηΐπΓ'ΗβΐΓ· o» o» ·* ... o m mm ·. 4i n r> r> «o <s «o «o c vo e» oo oo eomiom m

rl < « O m «0 # O N H O # OI

n P Q ·- h n m r h iH m r-i rl S I I 3 O # rl I Λ · Λ ^ Λ

T] Q # ·- ·. rl ·- # I # I r- I

“ta o» in | I ·. i m « m # I * .5 'r «r r» «r # l # n in r« in # in " a i-ι <o φ Γ)#Γ'ΐοΝωο\ιηο O, Jg iH O O rHr-IOiHi—IOrHrHr-( 00 ►•.►Kr».·.»'·.

μ · V Ai

Cu Ai «OaOOOdOOOdOOOOOOO

0) -H mmm QQOQQQOOO

•hm r*r*r«· ooommmooo Q ΰ H H H NNNMNNnnn ·****·» ·» #W Ψ— »r. »r » ' . ‘ ‘ φ

O o H N

^ « H M ro ^ΐΑΦΓ^ω^ΗΗΗ 60 891 91

Myöskin erilaisia polyakrylaattidispergointiaineen (Mayo 148 D) ja ionittoman pinta-aktiivisen aineen (CO-610) seoksia lisättiin pestyihin, 0,08 %:lla polymeeriä (Calgon 261 LV) käsiteltyihin ja 2,0 kg/tonni natriumbi-5 sulfiitilla valkaistuihin suodatinkakkuannoksiin. Tulokset alla näyttävät pientä parannusta lämmön resistiivi-syydessä, kun näiden dispergoitujen pigmenttien lietteitä 62 %:n kuiva-ainepitoisuudessa kuumennettiin dekantte-rissa kuumalla levyllä sekoittaen.

^ Lämmön vaikutuks.

Koe Disperg.aine Brooksfield Bercules paksuuntumisläm- # M148D - 00610 20RFM 100RPM pötila

1 rl% - t05% 165 145 16/665 58«C

2 r15% - r05% 105 110 16/705 67*C

3 ,2« - T05« 225 145 8/1100 60*C

4 T2t - ,1% 105 100 16/995 63*C

Vaikka esillä olevan järjestelmän erityiskomponen-20 tit on yllä määritelty, joukkoon voidaan liittää monia muita muuttujia, jotka voivat vaikuttaa millä lailla tahansa, edistää tai muuten parantaa esillä olevan keksinnön järjestelmää. Esimerkiksi esillä olevan keksinnön polyelektrolyytillä käsitelty savi voidaan sekoittaa mui-25 hin pigmentteihin, joilla on erityisiä ja ainutlaatuisia ominaisuuksia, päällystysvärien tuottamiseksi. Esimerkkejä tällaisista pigmenteistä ovat erittäin kiiltävä kao-liinisavi tai delaminoitu kaoliinisavi. Näiden on tarkoitus sisältyä tähän.

30 Vaikka esillä olevassa hakemuksessa esitetään muun nelmia, monet muutokset ja haarautumat voivat juolahtaa alan taitajien mieleen esillä olevaa selitystä luettaessa. Esimerkiksi polyelektrolyytti voidaan lisätä valkaisemattomaan saveen missä tahansa emäksisessä dispergointi-35 pH:ssa, happamilla pH-tasoilla, joita tyypillisesti kohdataan pelkistävässä valkaisussa, bisulfiitti- ja rikki- 6i 89191 happovalkaisuaineiden lisäyksen jälkeen, uudelleen lietet-tyyn suodatinkakkuun sekä liuotusaineiden läsnä ollessa että puuttuessa jne. Edelleen diallyylihomopolymeerien käyttö on kuvattu. Alan taitajat ymmärtävät, että poly-5 meeriä voidaan muunnella liittämällä polymeroinnin aikana muita monomeereja diallyyliammoniumpolymeerisuolan muuntelemiseksi .

62 891 91

/—N

D

u cti CQ 6 <u U U c \D 04 m CN o 00 roro ΟΌ Or- CN h- N VO i—I ^ Cfl On u G O O ·—ι O ro <f 'i m ^ ΙΛ ho OM 'ίο υο 0) O P-H p-H pH p-H pH (—H p-H —H r—t p-H P-H p-H p-H -H pH P-H p—( 1—I φ p—t β Vl N « · · » · « « ·· · » « * *·> «·> « « <U “

Η·ΗιΛΟΟΟΟΟΟ O O O O O O OOOOOO-UO

cg cn

I -H

Π) ·Η g) > tn w •H ttj

3 -H

A! S /-N

tg e co oo tn n cm r-- to tn toin oo ot ot tn. m ό o 3 .-h 6-s vj LO to <f oo oo ot ut o ot o o mm o- oo oo vj oo

H) r» *H 1—< pH -H hH p-h pH p—t CN -H CN cm —I—i μ H p—I p—t u H

o 3 m * »» » » *> » »« »·> »·. ·* ·> ·. cg - Ό j: M OO OO O O OO OO OO OO OO OO VJ o tn

to I <U

u tn o vj

«MB

(U Op "H *H

0 v cg o) ή u a --j tg :cg i •u I :tg <: o •H cgOpOOOO OO OOO t-v VJ 3 > I · O O O O ^h O OOOO 03

e M ·Η 10 tn Ά p—i pM pH to VO .h -h OO OO HH O -h OO VJ O

<U -Sd 3<UO ·—I H Ι-H -H hH P-H pH to 00 tO p—I pH -H hH pH N H 4JCN

Β tg -sd .h -sd — -h.--- \ — mm m-g ^ ^ ^h '-, m -h cg -g· no ,sd 3 to oo oo to o o «ot ------. —\ tnts nh nm un •H C ^ O rl - - - - CN O ro - cO to tD tO *p ·* irt · to tO tn to

Op H Ih>CNCNCNHO>CN p—I to H H H H >ί ti H Ot H H Q> pH

cn vj cn tu tu * -K « * vj * 3 tg to x u # fl ·Η Λ o tg · <u

o 3 -M tn t-H

M to vj o

01 M

vj C tn 3 »H *H p—t vj cg > tn tu I I tg u tg ό o* mmomo mm*

to >ΉΘ - - PP PP Pp PP P> 1—I

•h •Hgi'-Hpt.oocMmmm co o <n m γη m to to r- m co r-· tu tm

Β 3·η m <r <r ro m cn oo o tn o in tn tomcNmoomö-H

pH ,Sd >VH B CO —I -H p-H p-H

tg A! Op CO

> N O U

O

tg CM >H O 4-1 vj tn o cn cg tn β •H l § 0 0 tu •H Ή Vh *H O 3 »H DO Vt 3 O Vh Q) I p-H p-H p-H p—H p-H p-H hH p-H p-H p—H p-H U)

tg g»CO Php-h Pm -h p-h h Php-h Oh-Η Pm -h Ph .h Ov -h Ph ή Op^H

-Sd Op-i-IOPMCMPMCNCMCN PMCMPhCMFMCN pmcn PhCM pmcn pm cn tg tg tn tg -h to l on ι ι i on i cn i on i on i t/n i on i on i 3

Jd -HUtgHUHOUO HOHOHO HO HO HO HO VJ

tg Q 4J O. VJ

tg o M e-Saaaaaaa a a a a -h O 0)0 3 3 333 3 3 3 3 3 3 0

•H Oi M ^ \ — '— — — — Ή- Ή. VJ

- A! tn CN CN CN CN CN CN CN CN CN CM CN

vj tg cg vj vj ·!-> ι ι lii ι ι ι ι ι ι cg O ·Η A! >

O >3 6'S&'Sfc'S6'«&'i*'«6'e 6-ΐ &t? &t? fc-S O

t/n cg -h co to cocoo o o on σ\ ot ot on x: oo oo oo oo ot σ\ on o- r-- o- c~ vj

•H

X VJ

I V

o tu a)

.M 3 S'? VJ

Aä VJ > *H

3 vj >t t-J un

pH :o vj to O

3 ίο vj p-h o to cxn m Ό oo co to Ό oo co ^4 tg un :tg to o o o -h o o ή O o O h tn

) (O (A fsj Λ *> « M ·> M « ·ν M * «V »H

3 -H O O OOO O O OOOO > VJ pH 3 tg o :cg Ό ti ÖD Θ o tu >H :tg

3 3 tg S

on un o *

Claims (12)

63 89 1 91

1. Lämpöstabiloitu, vesipitoinen, kemiallisesti . koheutetun vesipitoisen kaoliinisavipigmentin liete, 5 tunnettu siitä, että se sisältää dispergoivana aineena tehokkaan määrän ei-ionisen pinta-aktiivisen aineen ja polyakrylaattisuolan yhdistelmää.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liete, tunnettu siitä, että pigmentti on saatu flokkuloimalla 10 kaoliinisuspensio kationisella polyelektrolyytillä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liete, tunnettu siitä, että lietteen kuiva-ainepitoisuus on vähintään 60 %.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liete, t u n -15 n e t t u siitä, että pinta-aktiivinen aine on dekyyliok- sipoly(etyleenioksi)etanoli, jonka kaava on C10H21O<C2H4O)nCH2CH2OH 20 jossa n on kokonaisluku 6-8.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liete, tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine on nonyyli-fenoksipoly(etyleenioksi)etanoli.

6. Menetelmä lämpöstabiilin, vesipitoisen, paperin 25 päällystämisessä tai täyttämisessä käytettäväksi soveltu van koheuspigmenttilietteen valmistamiseksi, tunnet-t u siitä, että muodostetaan kaoliinisavihiukkasten nestemäinen vesipitoinen suspensio, johon lisätään vesiliukoista kationista polyelektrolyyttiä, jolloin kationisen 30 polyelektrolyytin määrä on riittävä juoksevan suspension sakeuttamiseksi ja flokkuloimiseksi oleellisesti; saatu, flokkuloitu savisuspensio tehdään happamaksi; suspensiossa oleva savi valkaistaan bisulfiittisuolalla; happamaksi tehty suspensio suodatetaan koheutetun saven talteenotta-35 miseksi; suodatettu savi pestään ja talteenotettuun koheu- 64 89 1 91 tettuun saveen lisätään minimaalisia määriä natriumpolyak-rylaattia ja ei-ionista pinta-aktiivista ainetta, jolloin saadaan koheutetun saven juokseva suspensio.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että ei-ioninen pinta-aktiivinen aine on veden ja öljyn kanssa yhteensopiva ja sen HLB-arvo on 3- 18.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta-aktiivisen aineen HLB-arvo on 10 5-14.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta-aktiivista ainetta on läsnä tehokkaassa määrin enintään 0,3 paino-% saven painosta.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että pinta-aktiivista ainetta on läsnä tehokkaassa määrin enintään 0,15 paino-% saven kokonaispainosta.

11. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine on de- 20 kyylioksipoly(etyleenioksi)etanoli, jonka kaava on CinHo10(CoH.0) CHoCHo0H 10 21 2 4 'n 2 2 jossa n on kokonaisluku 6-8.

12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine on no-nyylifenoksipoly(etyleenioksi)etanoli. 65 891 91