KR890004337B1 - Process for the treatment of particulate the talc mineral for paper coating - Google Patents

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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10Treatment with macromolecular organic compounds

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Abstract

A process for treating a particulate talc mineral comprises forming an aq. suspension of the talc mineral, and mixing a hydroxy polymer having a positive electric charge with the aq. suspension to give pH 6-10 of the suspension. The suspension contains 5-30 wt.% talc mineral and the hydroxy polymer of bi- or multi-valency metal. The particulate talc mineral is used as a paper coating pigment.

Description

종이코팅 안료로 사용하기 위한 입자상 활석광물의 처리 방법Method of Treating Particulate Talc Minerals for Use as Paper Coating Pigments

본 발명은 입자상 고체물질의 수성 현탁액의 제조에 관한 것으로서, 특히 활석광물이 물이나 수성매질에 현탁 및 분산되기 쉽도록 활석광물을 처리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the preparation of an aqueous suspension of a particulate solid material, and more particularly to a method for treating talc minerals such that the talc minerals are susceptible to suspension and dispersion in water or an aqueous medium.

여기서"활석광물"이란 용어는 적어도 60중량%, 바람직하게는 적어도 80중량%의 순수한 광물학적 활석, 즉 3MgO, 4SiO2, H2O의 이론적 분자조성을 갖는 함수 규산마그네슘으로 이루어진 광물을 의미한다. 참고문헌["Industrial Minerals and Rocks", The American Institute of Mining, Metallrugy and Petroleum Engineers 발행, 뉴욕 1960년, 835-836페이지].The term "talc mineral" here means at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, of pure mineral talc, ie minerals consisting of hydrous magnesium silicate having a theoretical molecular composition of 3MgO, 4SiO 2 , H 2 O. References ["Industrial Minerals and Rocks", published by The American Institute of Mining, Metallrugy and Petroleum Engineers, 1960, New York, pages 835-836).

활석은 발수성 또는 소수성의 결정표면을 갖고 있다. 이러한 성질은 물로 활석을 적시는 것을 매우 어렵게 만들 때문에 50중량% 정도 또는 그 이상의 순수광물 활석을 함유하는 수성현탁액의 제조는 시간과 에너지의 측면에서 비경제적이다.Talc has a water-repellent or hydrophobic crystal surface. This property makes it very difficult to wet the talc with water, so making an aqueous suspension containing about 50% or more pure mineral talc is uneconomical in terms of time and energy.

종이코팅 안료로서의 활석의 이용은, 종이 코팅조성물들이 통상적으로 하나 또는 그 이상의 안료나 접착제의 수성현탁액의 형태였기 때문에 지금까지는 매우 제한되어 왔다. 이러한 조성물의 고체농도는, 그 조성물이 코팅기계에 의해 종이웨브 표면에 균일하게 퍼질수 있도록 그리고 나중에 코팅된 종이로부터 물이 열증발에 의해 제거되어야 하기 때문에 최소량이 물이 함유되도록 충분하게 유체이어야한다는 필요성에 따라 좌우된다.The use of talc as a paper coating pigment has been very limited until now because paper coating compositions were typically in the form of an aqueous suspension of one or more pigments or adhesives. The solid concentration of such a composition must be fluid enough to contain a minimum amount of water so that the composition can be spread evenly on the surface of the paper web by the coating machine and since the water must be removed from the coated paper later by thermal evaporation. It depends on your needs.

활석표면의 소수성때문에 발생하는 문제들은 지금까지는 보통 활석을 현탁하기위해 사용된 물에 습윤제를 가함으로써 해결되어왔다.그러나, 현재 알려져있는 습윤제나 계면활성제는 값비싸기 때문에 종이코팅안료로 활석을 사용하는 데 있어서의 비용을 실제상 증가시킨다. 또한 이들은 거품을 발생시키는 경향이 있기 때문에, 소포제가 이들과 함께 사용되어야 하는 경우가 자주있다.Problems caused by the hydrophobicity of talc surfaces have so far been solved by adding humectants to the water normally used to suspend the talc. However, currently known humectants or surfactants are expensive and therefore use talc as a paper coating pigment. Increase the cost in practice. Also, since they tend to generate bubbles, antifoaming agents often have to be used with them.

영국특허명세서 2022566A호는 분말형이나 과립형태의 고체물질의 존재하에서 염기성 폴리 알루미늄염과 산 또는 그것의 염을 함께 반응시켜 상기 물질의 표면이 더 친수성이 되게하거나 또는 더 친유성이 되게하는 방법을 기술하고 있다. 산이 무기성이면 물질 표면은 더 친수성이 된다. 활석은 영국특허명세서 2022566A호에 기재된 방법으로 처리할수 있는 고체물질들 중에 포함된다. 또한, 그 특허명세서는, 반응은 보통 용매내에서 수행되며 사용된 염기성 폴리 알루미늄 염의 양은 보통 처리될 고체물질 1중량부에 대하여 0.01 내지 1중량부의 양으로 사용된다고 기술하고 있다. 영국특허명세서 2022566A호의 실시예 12는 활석의 표면이 친수성이 되게하는 방법에 관한것이며 첨가된 염기성 폴리 알루미늄의 양은 활석 1그램당 알루미늄 108밀리그램에 해당한다는 것이 계산될 수 있다.British Patent No. 2022566A discloses a method of reacting a basic polyaluminum salt with an acid or its salt together in the presence of a solid substance in powder or granule form to make the surface of the substance more hydrophilic or lipophilic. It is describing. If the acid is inorganic, the material surface becomes more hydrophilic. Talc is included among the solid materials that can be treated by the method described in British Patent 2022566A. The patent also states that the reaction is usually carried out in a solvent and the amount of basic polyaluminium salt used is usually used in an amount of 0.01 to 1 parts by weight relative to 1 part by weight of the solid material to be treated. Example 12 of British Patent 2022566A relates to a method of making a surface of talc hydrophilic and it can be calculated that the amount of added basic polyaluminum corresponds to 108 milligrams of aluminum per gram of talc.

본 발명의 목적은 처리된 활석광물이 선적 및 저장을 위해 바싹마른 상태로 실제상 건조될 수 있도록, 그리고 실제상 바싹마른 활석광물이 고객에 의해 수령된 즉시 최소 시간 및 에너지 경비로서 수성 매질에 재현탁되어 예컨대 주어진 고체물질함량에 대해 비교적 낮은 점도의 종이 코팅조성물이 형성되도록, 활석광물의 활석 표면이 더욱 더 친수성이 되게하는 것이다.It is an object of the present invention to ensure that treated talc minerals are dry in nature for shipment and storage, and that they are reproduced in an aqueous medium with minimal time and energy expense upon receipt of the actual talc minerals by the customer. The talc surface of the talc mineral becomes even more hydrophilic such that it can be suspended to form, for example, a relatively low viscosity paper coating composition for a given solid material content.

본 발명에 따르면, 입자상 입자상활성광물의 수성현탁액을 형성한후 활석광물과 2가 또는 다가금속의 히드록시중합체의 혼합물을 함유하는 수성현탁액이 6 내지 10의 pH를 가지도록 하는 조건하에서, 입자상 활석광물 내의 활석 1g당 0.5 내지 20mg의 2가 또는 다가금속이 제공되도록 하는 양의 2가 또는 다가금속의 실제적으로 수용성이고 약간 양전하를 띤 히드록시중합체를 상기의 형성된 수성 현탁액과 혼합하는 것으로 이루어지는, 입자상 활석광물의 처리방법이 제공된다.According to the present invention, after forming an aqueous suspension of particulate particulate active minerals, the aqueous suspension containing a mixture of a talc mineral and a hydroxy polymer of a divalent or polyvalent metal is subjected to particulate talc under conditions such that it has a pH of 6 to 10. Particulate form, consisting of mixing a substantially water-soluble and slightly positively charged hydroxypolymer of a divalent or polyvalent metal in an amount such that 0.5 to 20 mg of a divalent or polyvalent metal is provided per gram of talc in the mineral with the aqueous suspension formed above. A method of treating talc minerals is provided.

입자상 활석광물의 수성 현탁액은 바람직하게는 5 내지 30중량%, 더 바람직하게는 15 내지 20중량%의 입자상 활석광물을 함유해야 한다. 히드록시중합체는 현장에서 히드록시중합체를 수성현탁액내에 침전시키던지 또는 히드록시중합체를 별도로 제조하여 이렇게 미리 만들어진 히드록시중합체를 수성현탄액과 혼합함에 의해서 입자상 활석광물의 수성현탁애과 혼합될 수 있다.The aqueous suspension of the particulate talc mineral should preferably contain from 5 to 30% by weight, more preferably from 15 to 20% by weight of the particulate talc mineral. The hydroxypolymer may be mixed with the aqueous suspension of the particulate talc mineral by precipitating the hydroxypolymer in the aqueous suspension in situ or by separately preparing the hydroxypolymer and mixing the previously prepared hydroxypolymer with the aqueous suspension.

바람직하게, 2가 또는 다가금속은 무색의 양이온을 가진다. 아연, 마그네슘 및 알루미늄은 히드록시중합체를 형성하고 무색의양이온을 가지는 2가 또는 다가금속의 예이다.Preferably, the divalent or polyvalent metal has a colorless cation. Zinc, magnesium and aluminum are examples of divalent or polyvalent metals that form hydroxypolymers and have colorless cations.

히드록시중합체를 현장에서 침전시키는 경우에는, 2가 또는 다가금속의 염의 용액은 히드록시중합체가 즉시 침전않도록 하는 pH에서 입자상 활석광물의 현탁액에 첨가되고, 그 현탁액의 pH는 히드록시중합체가 활석광물입자의표면에 침전되도록 하는 pH 6-10의 범위내의 값으로 조절된다. 바람직하게, 첨가된 염의 양은 건조활석광물 내의 활석 1그램당 2 내지 10밀리그램의 2가 또는 다가금속이 제공되도록 하는 정도이다.In the case of in situ precipitation of a hydroxypolymer, a solution of a salt of a divalent or polyvalent metal is added to the suspension of the particulate talc at a pH such that the hydroxypolymer does not precipitate immediately, and the pH of the suspension is such that the hydroxypolymer is the talc mineral. It is adjusted to a value in the range of pH 6-10, which causes it to precipitate on the surface of the particles. Preferably, the amount of salt added is such that 2 to 10 milligrams of divalent or polyvalent metal is provided per gram of talc in the dry talc mineral.

일반적으로, 입자상 활석광물의 수성현탁액에 첨가되는 염은 양이온으로서 2가 또는 다가금속을 가지는 데, 예를 들면 금속의 황산염, 염산염 또는 질산염이 있을 수 있다. 이 경우에 나트륨, 칼륨, 암모늄 또는 리튬의 탄산염이나 수산화물과 같은 알칼리를 첨가함에 의해서 pH는 6 내지 10의 pH범위의 값으로 조절될 수 있다. 그렇지않으면, 예컨대 알루미늄산나트륨 또는 아연산나트륨과 같이 음이온으로 존재하는 이가 또는 다가금속을 갖는 염의 입자상 활석광물에 첨가될 수 있다. 이 경우에 pH는 예를 들면 황산, 염산 또는 질산과 같은 산을 첨가함에 의해서 6 내지 10의 pH 범위의 값으로 조절될 수 있다.Generally, the salts added to the aqueous suspension of particulate talc minerals have divalent or polyvalent metals as cations, for example sulfates, hydrochlorides or nitrates of the metals. In this case, the pH can be adjusted to a value in the pH range of 6 to 10 by adding an alkali such as carbonate or hydroxide of sodium, potassium, ammonium or lithium. Otherwise, it may be added to particulate talc minerals of salts with divalent or polyvalent metals present as anions such as sodium aluminate or sodium zincate. In this case the pH can be adjusted to a value in the pH range of 6 to 10, for example by adding an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid.

바람직하게, 현탁액의 pH를 6 내지 10의 범위의 값으로 조절 하기 전에, 현탁액내에 염을 실질적으로 균일하게 분포시키기위하여 입자상 활석광물의 현탁액과 함께 염용액을 5 내지 30분동안 저어준다. 그후에, 적절한 알칼리 또는 산을 첨가하여 pH를 6 내지 10의 범위의 값으로 조절하여 히드록시중합체를 침전시킨다. 바람직하게, 그 위에 히드록시중합체가 침전된 입자상 활석광물의 현탁액을 5 내지 30분동안 다시 저어준다. 그후에, 처리된 입자상 활석광물은 예컨대 여과에 의해서 현탁액에서 분리되어 깨끗한물(즉, 낮은 수준의 용해된 염을 함유하는 강물, 수도물 또는 탈염수)로 씻겨져서 용해된 양이온 및 음이온이 제거된다. 이러한 일은 깨끗한 물을 처리된 입자상활석광물의 여과 케이크에 통과시키거나 또는 여과 케이크를 깨끗한 물에 재현탁시키고 결과의 현탁액을 여과하는 단계를 한번 또는 여러번 행함으로서 달성될 수 있다. 그 이후에, 여과게이크는 운반과 저장을 위해, 일반적으로 0 내지 15중량%의 필요한 수분함량이 되도록 건조될 수 있다.Preferably, before adjusting the pH of the suspension to a value in the range of 6 to 10, the salt solution is stirred for 5-30 minutes with the suspension of particulate talc to distribute the salt substantially uniformly in the suspension. Thereafter, the pH is adjusted to a value in the range of 6 to 10 by addition of an appropriate alkali or acid to precipitate the hydroxypolymer. Preferably, the suspension of the particulate talc mineral having hydroxypolymer deposited thereon is stirred again for 5 to 30 minutes. The treated particulate talc mineral is then separated from the suspension, for example by filtration, washed with clean water (ie river water, tap water or demineralized water containing low levels of dissolved salts) to remove dissolved cations and anions. This can be accomplished by passing clean water through a filtered cake of treated particulate talcum mineral or by resuspending the filter cake in clean water and filtering the resulting suspension once or several times. Thereafter, the filtergake can be dried to the required moisture content, typically 0-15% by weight, for transport and storage.

히드록시중합체가 별도로 제조되어 입자상 활석광물의 현탁액과 혼합되는 경우에는, 히드록시중합체는 적절한 알칼리 또는 산을 사용하여 2가 또는 다가금속의 염의 수용액의 pH를 pH 6 내지 10의 범위의 값으로 조절함에 의해서 우선 침전된다. 그후에, 히드록시중합체의 침전물은 여과에 의해 분리되어 깨끗한 물로 세척된다.When a hydroxypolymer is prepared separately and mixed with a suspension of particulate talc, the hydroxypolymer adjusts the pH of an aqueous solution of a divalent or polyvalent metal salt with a suitable alkali or acid to a value in the range of pH 6 to 10. Is precipitated first. The precipitate of hydroxypolymer is then separated by filtration and washed with clean water.

미래에 사용하기 위해 히드록시중합체를 젖은 여과 케이크 형태로서 또는 깨끗한 물에 녹아있는 기지 농도의 현탁액으로 저장할 수 있다. 세척작업은 필터위의 게이크를 통해 깨끗한 물을 보내거나 깨끗한 물에 케이크를 재현탁하여 다시 여과함에 의해서 수행될 수 있다. 이러한 작업은 한번 또는 여러번 반복될 수 있다.For future use the hydroxypolymer can be stored in the form of a wet filter cake or as a suspension of known concentration dissolved in clean water. The cleaning can be done by sending clean water through the gage on the filter or by resuspending the cake in clean water and filtering again. This operation can be repeated once or several times.

바람직하게, 별도로 제조된 충분한 히드록시중합체는 건성활석광물 내의 활석 1그램당 2 내지 10밀리그램의 2가 또는 다가금속이 제공되도록 입자상 활석광물의 수성현탁액과 혼합되고, 그 혼합물은 히드록시중합체가 입자상 활석광물의 현탁액에 완전히 분산되도록 5분 내지 30분동안 교반된다. 그후에, 처리된 활석광물의 현탁액은 여과되어 그 여과케이크는 운반과 저장을 위하여 일반적으로 0 내지 15 중량%의 필요한 수분함량이 되도록 건조된다. 이 경우에는 처리된 입자상 활석광물의 여과 게이크를 더 이상 세철할 필요가 없다.Preferably, sufficient hydroxypolymers prepared separately are mixed with an aqueous suspension of the particulate talc mineral to provide 2 to 10 milligrams of divalent or polyvalent metal per gram of talc in the dry talc mineral, the mixture of which is a hydroxypolymer in particulate form. Stir for 5-30 minutes to ensure complete dispersion in the talc mineral suspension. Thereafter, the suspension of the treated talc mineral is filtered and the filter cake is dried to the required moisture content, generally 0-15% by weight, for transport and storage. In this case, the filtration gasket of the treated particulate talc mineral no longer needs to be ironed out.

위에 설명한 두 방법중 한 방법에 의해 제조된 건조입자상 활석광물은 단지 통상이 분산제만의 도움으로 예를 들어 종이코팅 조성물에 사용하기위해 고체물질의 함량이 높으면서 비교적 낮은 점도를 가지는 수성현탁액을 형성할 수 있다. 유동성의, 고체물질함량이 높은 활석함유 입자상 고체물질의 수성현탁액을 제조하는 데 통상적으로 사용되는 것과 같은 유기 습윤제를 첨가할 필요가 없다. 본 발명은 다음의 실시예로 예증된다.The dry particulate talc minerals prepared by one of the two methods described above will only form aqueous suspensions having a relatively low viscosity with a high content of solids for use in, for example, paper coating compositions, with the aid of dispersants alone. Can be. There is no need to add organic wetting agents such as those conventionally used to prepare aqueous suspensions of fluid, high talc-containing particulate solids. The invention is illustrated by the following examples.

[실시예1]Example 1

종이 산업에 사용되는 상업적 활석광물은 X선 회절분석에 의하면 다음의 광물학적인 조성을 갖는 것이 밝혀졌다.Commercial talc minerals used in the paper industry were found to have the following mineralogy by X-ray diffraction analysis.

광물 중량%Mineral weight%

활석 93Talc 93

마그네사이트 3Magnesite 3

아염소산염 4Chlorite 4

457nm파장의 빛에 대한 반사율은 ISO 표준번호 2469, 2470과 2471에 따라 "ELREPHO"밝음 측정기에 의해 측정된 것으로 84.6으로 밝혀졌으며 입자크기분포는 9중량%가 10미크론이상의 구면 직경을 갖는 입자들로 이루어졌고 35중량%가 2미크론이하의 구면 직경을 갖는 입자들로 이루어진 정도였다. 활석광물 100g을 40ml의 물에서 교반하여 20중량%의 고체를 함유하는 현탁액을 형성했다. 계속 교반하는 중에, 알루미늄 설페이트 옥타데카하이드 레이트의 몰용액 5.58ml를 그 현탁액에 첨가하였다. 이러한양의 황산알루미늄 용액은 건조활석광물 내의 활석 1그램당 2.8밀리그램의 알루미늄이 제공되도록 하는 정도였다. 황산알루미늄의 첨가가 완료된후 10분동안 교반을 계속하고, 그 후에 pH가 9.5까지 상승될때까지 0.5몰 가성소다 용액을 첨가했다. 10분동안 현탁액을 더 교반한후 여과하고 그 여과 케이크를 통해 깨끗한 물 1.5리터를 통과시켜 세척하였다. 그후에, 여과케이크를 105℃의 오븐에 넣어 밤새 건조하였다. 그후에, 건조된 여과 케이크를 공이와 절구로 분쇄하였다.The reflectance of light at 457 nm wavelength was measured by the "ELREPHO" brightness meter according to ISO standards 2469, 2470 and 2471, and found to be 84.6. The particle size distribution consists of particles having a spherical diameter of more than 10 microns by 9% by weight. 35% by weight consisted of particles with a spherical diameter of less than 2 microns. 100 g of talc mineral was stirred in 40 ml of water to form a suspension containing 20% by weight solids. While continuing stirring, 5.58 ml of a molar solution of aluminum sulfate octadecahydrate was added to the suspension. This amount of aluminum sulfate solution was such that 2.8 milligrams of aluminum were provided per gram of talc in the dry talc mineral. Stirring was continued for 10 minutes after the addition of aluminum sulfate was completed, after which 0.5 mol of caustic soda solution was added until the pH was raised to 9.5. The suspension was further stirred for 10 minutes, then filtered and washed by passing 1.5 liters of clean water through the filter cake. The filter cake was then placed in an oven at 105 ° C. and dried overnight. Thereafter, the dried filter cake was ground into balls and mortar.

이어서, 처리된 건성활석광물을 중량 기준으로 0.5중량%의, 평균 분자량 1560의 폴리아크릴산나트륨 분산제와 0.1중량%의 가성소다(그러나 습윤제는 필요없다)를 함유하는 물을 고속실험용 믹서에서 혼합하여 61.2중량%의 고체를 함유하는 현탁액을 형성하였다. 이 현탁액은 Brookfield점도계로 회전속도 100r.p.m.에서 3번 스핀들을 사용하여 측정한 결과 170cp.의 점도를 갖는 것으로 밝혀졌다.The treated dry talcum mineral was then mixed in a high speed laboratory mixer by mixing water in a high speed laboratory mixer with 0.5% by weight of water containing an average molecular weight of 1560 sodium polyacrylate dispersant and 0.1% by weight of caustic soda (but no wetting agent). A suspension containing weight percent solids was formed. The suspension was found to have a viscosity of 170 cps as measured by a Brookfield viscometer using spindle 3 at a rotational speed of 100 r.p.m.

그 이후에, 처리된 활석광물을 상표명 "ST 4250"로 B.A.S.F.가 생산한 9.6g의 자체점도증가(self-thickening)아크릴 라텍스를 첨가하여 종이 코팅조성물을 만드는데 사용하였다. 상기 라텍스는 고체물질을 50중량% 포함한다. pH를 9로 조정하고, 53.1중량%의 최종 고체물질 함량에서 Brookfield점도계로 100r.p.m.에서 3번 스피들을 사용하여 측정한 결과 코팅조성물의 점도는 520cp.였으며, 고전단점도(high shear viscosity)는 전단속도 10,20S-1에서 Ferranti-Shirley 점도계를 측정한 결과로서 213cp.이었다.Subsequently, the treated talc mineral was used to make paper coating compositions by adding 9.6 g of a self-thickening acrylic latex produced by BASF under the trade name "ST 4250". The latex comprises 50% by weight solid material. The pH of the coating was adjusted to 9, and the measured composition was measured using Brooks viscometer at 3 rs at 100 r.pm at a final solids content of 53.1% by weight. The viscosity of the coating composition was 520 cps. The Ferranti-Shirley viscometer was measured at a shear rate of 10,20S- 1 and found to be 213 cps.

[실시예2]Example 2

실시예1에서 사용한 것과 같은 활석광물의 견본을 실시예1에서 설명한 것과 같은 방법으로 처리하였으나 단지 각각의 경우에 사용된 알루미늄 설페이트 옥타데카하이드레이트 용액의 양이 서로 다르다.Samples of talc minerals as used in Example 1 were treated in the same manner as described in Example 1, but only in each case the amount of aluminum sulfate octadecahydrate solution used was different.

각 경우에 있어서, 처리된 건성활석광물을 폴리아크릴산나트륨 및 가성소다를 함유하는 물과 혼합하여 높은 고체함량의 현탁액을 형성했다. 건성활성광물 100g당 9.6g의 실시예1에서 사용된 것과 동일한 라텍스를 함유하는 종이 코팅조성물을 제조하는 데에 상기의 현탁액을 사용했다. 각 경우에, 종이코팅 조성물의 고전단 점도는 Ferranti-Shirley 점도계로 전단속도 10,120S-1에서 측정되었으며, 아울러 조성물속에 포함된 고체물질의 중량 퍼센트가 측정되었다.In each case, the treated dry talcum mineral was mixed with water containing sodium polyacrylate and caustic soda to form a high solids suspension. The above suspension was used to prepare a paper coating composition containing the same latex as used in Example 1 per 100 g of dry active mineral. In each case, the high shear viscosity of the paper coating composition was measured at a shear rate of 10,120 S −1 with a Ferranti-Shirley viscometer, and the weight percentage of solids contained in the composition was measured.

하나의 비교로서, 처리하지 않은 활석광물 100그램을, 활석광물의 중량기준으로 1.5중량%의 "PLURONIC L62"로 알려져 있는 전매 특허 습윤제 및 활석중량 기준으로 0.5중량%의 실시예1에서 사용한 것과 같은 폴리아크릴산니트륨 분산제를 함유하는 물 50ml에 첨가하여 또 하나의 종이 코팅조성물을 제조했다("PLURONIC L62"는 분자량이 약 1750인 폴리옥시프로필렌 염기로 이루어진 친수성 부분을 가지고 있는 것으로 믿어지며 산화 폴리에틸렌 그룹들의 비율은 폴리 옥시프로필렌 중량을 기준으로 약 20중량% 정도이다). 동일한 아크릴산 라텍스 9.6그램을 첨가하였으며 가성소다 용액을 첨가하여 PH를 9로 상승시켰다.As a comparison, 100 grams of untreated talc minerals were used as in Example 1 at 0.5 wt% based on the weight of the talc mineral, a proprietary wetting agent known as " PLURONIC L62 " Another paper coating composition was prepared by adding to 50 ml of water containing a sodium polyacrylate dispersant ("PLURONIC L62" is believed to have a hydrophilic moiety consisting of a polyoxypropylene base having a molecular weight of about 1750 and is a polyethylene oxide group Is about 20% by weight based on the weight of poly oxypropylene). 9.6 grams of the same acrylic acid latex were added and the pH was raised to 9 by adding caustic soda solution.

위에서 설명한 바와같이 종이코팅 성분의 고체함량 및 고전단 점도를 측정하였다.As described above, the solid content and high shear viscosity of the paper coating component were measured.

그 결과들은 아래의 (표1)에 나타나있다.The results are shown in Table 1 below.

[표I]Table I

Figure kpo00001
Figure kpo00001

위의 결과들은 각 경우에 있어서 본 발명에 따른처리는 종래의 방법대로 유기습윤제로 처리한 활석광물을 이용하여 제조한 종이코팅조성물과 별로 차이가 나지 않는 고전단 점도 및 고체함량을 갖는 종이코팅조성물은 산출했다는 것을 보여준다. 건성활석광물 1그램당 3밀리그램의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 히드록시중합체의 양은 활석표면을 적당하게 덮는 것 같으며, 건조화석광물 1그램당 7.5밀리그램의 알루미늄 비율이 최적 히드록시중합체 양인 것 같다.In each case, the above results indicate that the treatment according to the present invention is a paper coating composition having a high shear viscosity and a solid content which are not significantly different from a paper coating composition prepared using a talc mineral treated with an organic wetting agent according to a conventional method. Shows that it calculated. The amount of aluminum hydroxypolymer containing 3 milligrams of aluminum per gram of dry talc mineral seems to adequately cover the talc surface, and the ratio of 7.5 milligrams of aluminum per gram of dry fossil mineral seems to be the optimal amount of hydroxypolymer.

[실시예3]Example 3

영국 특허 명세서 2022566A호의 실시예 12를 참조하여 다음과 같은 혼합물을 제조하였다.The following mixture was prepared with reference to Example 12 of British Patent Specification 2022566A.

활석 100.0그램100.0 grams of talc

(Na PO3)n10.0그램(Na PO 3 ) n 10.0 grams

염기성 폴리알루미늄 196밀리리터196 milliliters of basic polyaluminum

클로라이드Chloride

사용된활석은실시예1에서 사용한활석광물과 같았다.염기성 폴리알루미늄 클로라이드는 다음 분자식[Al(OH)1.5Cl1.5]를 가지며, 그리고 용액 1리터당 2.02몰(1밀리리터 당 55밀리그램의 Al)의 알루미늄 함량을 가졌다. 그러므로, 영국특허 명세서 2022566A호의 실시예 12에서처럼 염기성 폴리알루미늄의 양은 활석 1그램당 108밀리그램의 알루미늄을 제공하는 셈이 된다. 활석은 80℃에서 2리터의 물에 완전히 분산시킨후 이것을 물 200밀리리터에 용해된 10.0그램의 인산나트륨의 현탁액을 첨가하였다. 그후에 196밀리리터의 염기성서 폴리알루미늄 클로라이드를 교반하면서 천천히 현탁액에 첨가하였다. 결과의 혼합물을 60℃ 내지 80℃온도에서 15분동안 교반한후 냉각시키고 혼합물의 pH는 4.5가 되었다. 그후에, 처리된 활석을 여과에의해회수하여 2리터의 물로 세척하고 건조하였다.The talc used was the same as the talc mineral used in Example 1. The basic polyaluminum chloride has the following molecular formula [Al (OH) 1.5 Cl 1.5 ] and 2.02 moles (55 milligrams of Al per milliliter) of aluminum per liter of solution. Had content. Thus, as in Example 12 of British Patent Specification 2022566A, the amount of basic polyaluminum yields 108 milligrams of aluminum per gram of talc. Talc was completely dispersed in 2 liters of water at 80 ° C. and then added thereto a suspension of 10.0 grams of sodium phosphate dissolved in 200 milliliters of water. 196 milliliters of basic polyaluminum chloride was then slowly added to the suspension with stirring. The resulting mixture was stirred at 60 ° C.-80 ° C. for 15 minutes, then cooled and the pH of the mixture was 4.5. The treated talc was then recovered by filtration, washed with 2 liters of water and dried.

건성의 처리된 활석광물의 일부분을 건조활석광물 중량 기준으로 실시예 1에서와 같은 폴리아크릴산나트륨 분산제 0.5 중량%, 건조 활성광물 중량 기준으로 가성소다 0.1중량%를 함유하는 고속 실험용 믹서내에서 혼합하려는 시도가 이루어졌다. 그러나 활석은 물에 완전히 젖을 만큼 충분히 친수성이지 못함이 밝혀졌다.A portion of the dry treated talc mineral is intended to be mixed in a high speed experimental mixer containing 0.5% by weight sodium polyacrylate dispersant as in Example 1 by weight of dry talc mineral and 0.1% by weight of caustic soda by weight of dry active mineral. An attempt was made. However, it has been found that talc is not hydrophilic enough to be completely wet with water.

처리된 건성활석광물의 또다른 일부분을, 활석광물중량기준으로 1.5중량%의 폴리아크릴산나트륨분산제와 0.1중량%의 가성소다를 함유하는 물에 첨가하였다. 이 경우에, 활석을 완전히 물로 적시고 균일한 현탁액을 제조하는 것이 가능하였지만, 현탁액이 종이코팅조성물에 사용하기에는 아주 부적당하게 되는 수준까지 희석되는 경우에만 Brookfield점도계를 이용하여 점도를 측정할수 있음을 발견하였다.Another portion of the treated dry talc mineral was added to water containing 1.5 wt% sodium polyacrylate dispersant and 0.1 wt% caustic soda based on the talc mineral weight. In this case, it was possible to completely wet the talc and produce a homogeneous suspension, but found that the Brookfield viscometer can only measure the viscosity if the suspension is diluted to a level that is very unsuitable for use in papercoating compositions. .

활석, 인산나트륨염 및 염기성 폴리알루미늄 클로라이드의 또다른 두 혼합물들을 처방에 따라 제조하였는데, 두 혼합물에 사용된 염기성 폴리알루미늄 클로라이드의 양이 건조활석광물내의 활석 1그램당 각기 54밀리그램과 5밀리그램을 제공하도록 하는 정도라는 것을 예외로 하곤 위에서 서술한 방법으로 제조하였다.Two other mixtures of talc, sodium phosphate and basic polyaluminum chloride were prepared according to the formulation, with the amount of basic polyaluminium chloride used in the two mixtures providing 54 milligrams and 5 milligrams per gram of talc in the dry talc mineral, respectively. Manufactured in the manner described above, with the exception of the degree to which it is intended.

각각의 경우에, 건성의 처리된 활석혼합물을 폴리아크릴산나트륨분산제와 가성소다를 함유하는 물과 혼합하여 높은 고체함량의 현탁액을 형성하였다. Brookfield점도계를 이용하여 서로 다른 고체물질 함량에서 일련의 현탁액 점토측정을 수행했고 22℃에서 500cp의 점도를 가진 현탁액의 고체함량을 내삽하여 구하였다. 얻어진 결과는 아래의 (표Ⅱ)에 나타나 있다.In each case, the dry treated talc mixture was mixed with water containing sodium polyacrylate dispersant and caustic soda to form a high solids suspension. A series of suspension clay measurements were performed at different solids contents using a Brookfield viscometer and the solids content of suspensions with a viscosity of 500 cps at 22 ° C. was interpolated. The results obtained are shown in Table II below.

비교를 하기 위해, 실시에 1에서 사용한 것과 같은 활석광물의 또다른 두 견본을, 황산알루미늄 대신에 건성활석광물내의 활석 1그램당 5밀리그램의 알루미늄을 제공하는 양으로 상기에 기재된 염기성 폴리알루미늄 클로라이드가 사용된 것 외에는 실시예 1에 설명된 것과 같은 방법으로 처리하였다. 각 경우에, 염기성 폴리알루미늄 클로라이드의 첨가가 완료된후 10분동안 현탁액을 교반하였으며 그 후에 가성소다 0.5몰 용액을 pH가 9.5까지 올라갈때까지 첨가하였다. 그 후에 현탁액을 10분동안 교반하고 여과하였다. 한 경우에 있어서는 1.5리터의 깨끗한 물을 통과시켜 여과케이크를 세척하였고, 다른 경우에서는 세척 단계를 생략하였다. 각각의 경우에, 여과케이크를 80℃의 오븐에서 밤새 건조하여 건조된 여과케이크를 절구와 공이로 분쇄하였다. 각각의 경우에 22℃에서 500cp점도를 가지는 처리된 건성활석현탁액의 고체물질함량을 위에 설명한 방법으로 결정하였으며, 그 결과는 아래 표Ⅱ에 나타나 있다.For comparison, another two specimens of talc minerals, such as those used in Example 1, were substituted with the basic polyaluminum chloride described above in an amount that provides 5 milligrams of aluminum per gram of talc in the dry talc mineral instead of aluminum sulfate. Treatment was conducted in the same manner as described in Example 1 except for the use. In each case, the suspension was stirred for 10 minutes after the addition of the basic polyaluminum chloride was complete, after which a 0.5 molar solution of caustic soda was added until the pH rose to 9.5. The suspension was then stirred for 10 minutes and filtered. In one case the filter cake was washed by passing 1.5 liters of clean water and in other cases the washing step was omitted. In each case, the filter cake was dried overnight in an oven at 80 ° C. to crush the dried filter cake into mortar and balls. In each case the solids content of the treated dry talcum suspension with a viscosity of 500 cps at 22 ° C. was determined by the method described above and the results are shown in Table II below.

또 다른 비교를 하기 위하여, 실시예 1에서 사용된 것과 같은 활석광물의 견본을 사용된 황산알루미늄의 양이 활석광물내의 활석 1그램당 5밀리그램의 알루미늄을 제공하도록 하는 양이라는 것을 제외하곤 실시예 1에서 설명한 방법과 똑같은 방법으로 처리하였다. 22℃에서 500cp.점도를 가지는 처리된 건성활석의 현탁액의 고체함량을 상기 방법으로 결정하여 그 결과를 아래표 Ⅱ에 나타내었다.For another comparison, Example 1, a sample of talc minerals as used in Example 1, except that the amount of aluminum sulfate used is such that it provides 5 milligrams of aluminum per gram of talc in the talc mineral. The same process as described in The solids content of the suspension of the treated dry talcum having a viscosity of 500 cps at 22 ° C. was determined by the above method and the results are shown in Table II below.

[표 Ⅱ]TABLE II

Figure kpo00002
Figure kpo00002

주 : A와 B-염기성 폴리알루미늄 클로라이드 및 인산나트륨 pH 4.5-5.0, C-염기성 폴리알루미늄 클로라이드, pH9.5, 비세척, D-염기성 폴리알루미늄 클로라이드, pH9.5, 세척, E-황산알루미늄, pH9.5, 세척.Note: A and B-basic polyaluminum chloride and sodium phosphate pH 4.5-5.0, C-basic polyaluminum chloride, pH9.5, unwashed, D-basic polyaluminum chloride, pH9.5, washed, E-aluminum sulfate, pH9.5, wash.

이러한 결과들은 영국 특허 명세서 2022566A호를 사용하면 주어진 고체물질함량에 대해 본 방법에서보다 훨씬 높은 점도의 활석 현탁액을 얻음을 보여준다. 알루미늄 화합물의 양을 본 발명의 바람직한 범위내로 감소시킬지라도, 얻어진 활석현탁액의 유동학적 성질들은 활석과 알루미늄 히드록시중합체의 혼합물의 pH를 6 내지 10 범위의 값으로 조정하는 본 발명의 방법에 의해 얻어진 활석현탁액의 유동학적 성질들에 비해 열등하다.These results show that the use of British Patent Specification 2022566A yields a talc suspension of much higher viscosity than the present method for a given solid matter content. Although the amount of aluminum compound is reduced within the preferred range of the present invention, the rheological properties of the obtained talc suspension are obtained by the method of the present invention which adjusts the pH of the mixture of talc and aluminum hydroxypolymer to a value in the range of 6 to 10. Inferior to the rheological properties of talc suspension.

Claims (12)

입자상 활석광물의 수성현탁액을 형성한후, 입자상 활석광물과 2가 또는 다가금속의 히드록시중합체의 혼합물을 함유하는 수성현탁액이 6 내지 10의 범위의 pH를 가지도록하는 조건하에서, 입자상 활석광물내의 활석 1그램당 0.5 내지 20밀리그램의 2가 또는 다가금속이 제공되도록 하는 양의 2가 또는 다가금속의 실제적으로 수용성이고 약간 양전하를 띤 히드록시중합체를 상기의 형성된 중합체와 혼합하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 종이코팅안료로 사용하기 위한 입자상 활석광물의 처리방법.After the aqueous suspension of the particulate talc mineral is formed, the aqueous suspension containing the mixture of the particulate talc mineral and the hydroxypolymer of the divalent or polyvalent metal has a pH in the range of 6 to 10, in the particulate talc mineral. Characterized by mixing a substantially water-soluble, slightly positively charged hydroxypolymer of divalent or polyvalent metal in an amount such that 0.5 to 20 milligrams of divalent or polyvalent metal is provided per gram of talc. A method of treating particulate talc minerals for use as a paper coating pigment. 제1항에 있어서, 수성현탁액이 5 내지 30중량%의 입자상 활석광물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the aqueous suspension contains 5 to 30 weight percent particulate talc mineral. 제2항에 있어서, 수성현탁액이 15 내지 20중량%의 입자상 활석광물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2 wherein the aqueous suspension contains 15 to 20 weight percent particulate talc mineral. 제1항에 있어서, 2가 또는 다가금속이 무색 양이온을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the divalent or polyvalent metal has a colorless cation. 제1항에 있어서, 입자상 활석광물내의 활석 1그램당 2 내지 10밀리그램의 2가 또는 다가금속이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein between 2 and 10 milligrams of divalent or polyvalent metal are provided per gram of talc in the particulate talc mineral. 제1항에 있어서, 수성현탁액내에 히드록시중합체를 현장에서 침전시킴에 의해서 히드록시중합체가 입자상 활석광물의 수성현탁액과 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the hydroxypolymer is mixed with the aqueous suspension of the particulate talc mineral by in situ precipitation of the hydroxy polymer in the aqueous suspension. 제6항에 있어서, 히드록시중합체가 즉시 침전되지 않도록 하는 pH에서 2가 또는 다가금속의 염의 용액을 입자상 활석광물의 현탁액에 첨가한후, 히드록시중합체가 입자상 활석광물의 입자들의 표면위에 침전되도록 6 내지 10의 pH의 값으로 그 현탁액의 pH를 조절함에 의해서 히드록시중합체가 현장에서 침전되는 것을 특징으로 하는 방법.7. A solution according to claim 6, wherein a solution of a salt of divalent or polyvalent metal is added to the suspension of the particulate talc mineral at a pH such that the hydroxypolymer does not precipitate immediately, so that the hydroxypolymer precipitates on the surface of the particles of the particulate talc mineral. Wherein the hydroxypolymer is precipitated in situ by adjusting the pH of the suspension to a value of 6 to 10. 제7항에 있어서, 히드록시중합체가 침전되도록 pH를 6 내지 10의 범위의 값으로 조절하기 전에, 현탁액전체에 걸텨서 염을 실제적으로 균일하게 분산시키기 위하여 염용액이 입자상 활석광물의 수성현탁액과 함께 5 내지 30분간 교반되는 것을 특징으로 하는 방법.8. A salt solution according to claim 7, wherein the salt solution is mixed with an aqueous suspension of particulate talc to substantially uniformly disperse the salt throughout the suspension, before adjusting the pH to a value in the range of 6 to 10 so as to precipitate the hydroxy polymer. Method for stirring for 5 to 30 minutes together. 제1항에 있어서, 2가 또는 다가금속의 히드록시중합체가 입자상 활석광물의 수성현탁액과 혼합되기 전에 별도로 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.A process according to claim 1, wherein the hydroxypolymer of divalent or polyvalent metal is prepared separately before mixing with the aqueous suspension of the particulate talc mineral. 제1항에 있어서, 입자상 활석광물 및 히드록시중합체를 함유하는 수성현탁액이 5 내지 30분간 교반되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the aqueous suspension containing the particulate talc mineral and the hydroxypolymer is stirred for 5 to 30 minutes. 제1항에 있어서, 입자상 활석광물 및 히드록시중합체가 여과에 의해 수성현탁액에서 분리되어 깨끗한 물로 세척된 후 0 내지 15중량%의 수분함량이 되도록 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the particulate talc and hydroxypolymer are separated from the aqueous suspension by filtration, washed with clean water and dried to a water content of 0 to 15% by weight. 제11항에 있어서, 건조된 입자상 활석광물과 히드록시중합체는 단지 분산제만의 도움으로 높은 고체함량을 가지면서 비교적 낮은 점도의 수성현탁액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.12. The process of claim 11, wherein the dried particulate talc and hydroxypolymer are formed of an aqueous suspension of relatively low viscosity with a high solids content with only the aid of a dispersant.
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