NL7907975A

NL7907975A - Werkwijze voor de bereiding van een oppervlakte- behandelingsmiddel.

Info

Publication number: NL7907975A
Application number: NL7907975A
Authority: NL
Original assignee: Supra Ab
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1980-05-02
Also published as: ES8100388A1; IT7950518A0; FI793162A; DE2943176A1; DE2943176C2; GB2034729A; CA1125455A; FR2440437B1; GB2034729B; SE7811215L; IT1128746B; FR2440437A1; SE441457B; SE441457C; US4310360A; FI64208B; ES485484A0; JPS5562295A

Description

J»

V

Br/O/lh/2 '*

Werkwijze voor de bereiding van een oppervlaktebehandelings-middel.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een lijm-preparaat en/of vul-preparaat, vooral voor papier, karton en dergelijke, met calciumsulfaat als pigment.

5 De bedrukbaarheid van gelijmd papier wordt in grote mate bepaald door het pigment of de pigmenten in het lijm-preparaat. De eigenschappen van een uiteindelijk bekle-dingspreparaat hangen af van de wijze van de bereiding van de afzonderlijke componenten. Het preparaat mag geen samenklon-10 terende pigmenten, deeltjes onopgelost bindmiddel of andere onzuiverheden bevatten, die op het oppervlak van het beklede vel tot krassen kunnen leiden. Bovendien dient het preparaat zulk een viscositeit te bezitten, dat het door de hele machine kan worden gepompt en op het dragerpapier kan uitvloeien.

15 De hoofdbestanddelen in een lijm-preparaat voor het lijmen van papier en karton of als verf zijn pigment,· bindmiddel en vloeibare fase. Over het algemeen dient ook een dispersiemiddel toegevoegd te worden ter verschaffing van een goede verdeling van het pigment. De viscositeit van het pre-20 paraat kan daarbij tegelijkertijd verlaagd worden, waardoor een hoger droge stofgehalte kan worden verkregen zonder dat de verwerkbaarheid achteruitgaat.

Voor het bekleden van papier, karton of dergelijke wordt gewoonlijk kaoline, titaandioxide of kalk als pigment 25 gebruikt. Ook is een werkwijze met gips bekend. Dit materiaal wordt totnutoe niet gebruikt vanwege_ de veronderstelling, dat gips aanzienlijk meer dispersiemiddel verlangt.

Bekende bindmiddelen voor lijm-preparaten zijn bijvoorbeeld in water oplosbare stoffen, zoals zetmeel en 30 caseine, of dispersies in water van polymeren, zoals poly-acrylaten, polymethacrylaten en polyvinylalcoholen. Bekend is het gebruik van bepaalde cellulosederivaten, bijvoorbeeld methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose en carboxymethylcellulose.

790 79 75 ' \ r -2-

Zeer veel dispersiemiddelen zijn in de handel verkrijgbaar. Gebruikelijke typen zijn de fosfaten, vooral natrium-hexamethafosfaat. Het dispersiemiddel heeft als enkele andere bepaalde nadelen, zoals het teruggaan van het bindingsvermogen 5 bij gebruik. In sommige gevallen kunnen zulke dispersiemiddelen, indien gebruikt voor het bekleden van door offset-druk te bedrukken papier er ook toe leiden, dat de drukinkt in het offset-water wordt geemulgeerd, waardoor de afdrukken een donkere achtergrond krijgen.

1Ó De uitvinding verschaft dan ook een werkwijze voor het verschaffen van een lijm- en/of vul-preparaat, waarbij hoofdzakelijk een dispersiemiddel wordt gebruikt, dat zelf als bindmiddel dienst doet, zoals een met carboxylgroepen veresterd polysaccharide.

15 Gips is een natuurlijk materiaal, dat in verschil lende landen voorkomt, bijvoorbeeld in de landen rondom de Middelandse Zee. De gebruikelijke vorm is het dihydraat:CaSO^. 2H2O. Echter komt gips ook als afvalprodukt van de fosfor-zuur-fabricage voor, met name het zogenaamde "chemische gips".

20 Met calciumsulfaat wordt hier calciumsulfaatdibydraat bedoeld.

Vanwege de beschikbaarheid van grote hoeveelheden gips tegen betrekkelijk lage prijs zou men wensen, dat gips als pigment voor bekledingspreparaten gebruikt kan worden.

Gips wordt echter totnutoe in de praktijk niet gebruikt, omdat 25 men de voorzorgsmaatregelen, die vereist zijn voor een succesrijke toepassing, niet kent.

De problemen zijn door de onderhavige uitvinding ondervangen door het gips in aanwezigheid van een met car-boxymethylgroepen veresterd polysaccharide te dispergeren.

30 Bij een gewenste uitvoeringsvorm van de uitvinding geschiedt het dispergeren in aanwezigheid van water.

Uit diverse proeven is gebleken, dat zeer goede resultaten worden verkregen door dispergeren in aanwezigheid van carboxymethylcellulose (CMC) met een gemiddeld moleculair 35 gewicht van 10.000-500.000, bij voorkeur van 20.000-150.000 enwel in een hoeveelheid van 0,5-3% van het droge gewicht van het calciumsulfaat.

In dit verband is de deeltjesgrootte van het gips 790 7 9 75 + -3- % van belang. Zo dient voor een bekledingspreparaat ter verschaffing van mat papier 30 gew.% en voor glans papier 95 gew.% van het gips uit deeltjes van minder dan 2 urn te bestaan.

Als pigment voor vulpreparaten dient het calciumsulfaat voor 5 50 gew.% uit deeltjes van minder dan 5 pm te bestaan.

Voornoemde deèltjesgrootteverdeling wordt bepaald met een bezinkingsinrichting volgens Andreasen (van Kebo Grave te Zweden; ref.no. 111.904). Het proefmonster wordt verkregen door circa 10 g gips-slib en 2 ml 1%’s CMOop los sing met circa 10 40 ml water te'mengen. Het monster wordt dan in de bezinkingsinrichting overgebracht/ waaruit telkens 10 ml monster wordt gepipetteerd enwel volgens het volgende schema: le monster na 0 minuut 2e monster na 60 minuten 15 3e monster na 120 minuten 4e monster na 1080 minuten 5e monster na 1560 minuten

Bij een gewenste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt kan het monster een bindmiddel,, bijvoorbeeld latex of 20 zetmeel, toegevoegd, bij voorkeur na het dispergeren.

Als in vorenstaande vermeld is een hoog droge stofgehalte van belang voor de economie van het bekleden. Bij toepassing van voornoemde combinatie van bindmiddel en dis-persiemiddel en de werkwijze van de uitvinding kunnen hoge 25 droge stofgehalten van 60-80 gew.% voor het verschaffen van mat papier en droog gehalten van 55-80 gew.% voor het verschaffen van glas-papier worden verkregen.

Eveneens in vorenstaande vermeld kan volgens de uitvinding calciumsulfaatdihydraat gebruikt worden. Bij ge-30 bruik van chemische gips wordt het bijvoorkeur eerst gezuiverd/ gebleekt, hetgeen kan bestaan uit het behandelen van het gips met een oxiderend bleekmiddel, zoals chloor, hypochloorzuur, hypochloriet, chloordioxide en/of peroxiden. Het te bleken calciumsulfaat is bij voorkeur in de vorm van een dispersie 35 in water met een droge stofgehalte van ten hoogste 60 gew.%, bij voorkeur van ten hoogste 50 gew.%. Gebleken is, dat het bleken met chloor, hypochloorzuur of hypochloriet bij een bepaalde pH dient te geschieden, met name bij dH 1,5-6, bij 790 7 9 75 Λ . · ·* * **··"*' *' -4- voorkeur 2-4, bijvoorbeeld 3. Het bleken duurt 5 min-1 uur, bij voorkeur 20-30 min. Chloor of een chloor-derivaat dient gebruikt te worden in‘een hoeveelheid van 0,1-1%, bij voorkeur van 0,3-0,5% actief chloor, betrokken op de hoeveelheid 5 calciumsulfaat. Het calciumsulfaat kan voor of na het bleken gefractioneerd worden, bij voorkeur in een cycloon, ter verwijdering van ongewenste deeltjes. Na gebleekt te zijn wordt het calciumsulfaat met water uitgewassen, bijvoorbeeld op een filter of in een kolom, ter verwijdering van resten chloor, 10 chloriden en oxiderende verbindingen.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van het volgende niet bepefckende voorbeeld en het begeleidende fabrieksschema.

Voorbeeld.

15 a) Bleken/zuiveren van calciumsulfaat.

Als uitgangsmateriaal wordt afval-gips van de fosforzuurfabricage gebruikt. Van de gips-suspensie 1 in water met een droge stofgehalte van circa 15 gew.% wordt de pH beneden 3 gebracht. Deze grenswaarde is van belang, omdat bij 20 verschrijding daarvan naar boven de kleurende verontreinigingen aan de gipsdeeltjes plegen te kleven·. Voornoemd gips bevat als verontreinigingen naast organische materiaal donker gekleurd gips, calciumfluoride en silicaten uit het voorgaande produktieproces. Indien de pH meer dan 3 bedraagt wordt de 25 dispersie bij voorkeur met zwavelzuur aangezuurd.

De verkregen dispersie wordt dan in een cycloon 2 gefractioneerd ter verschaffing van een fraktie met een deeltjesgrootte van 25-100 pn. Deeltjes van minder dan 25 jum zijn ongewenst vanwege de veel moeilijkere ontwatering bij de volgende stap. Deeltjes van meer dan 100 jum zijn donker ge- 30 1 kleurd en bestaan gedeeltelijk uit tourmalijn. Het fosfaat- erts, als grondstof voor de bereiding van fosforzuur, komt echter in vele kwaliteiten voor en men heeft dan ook met verschillende verontreinigingen te maken.

Het fraktioneren geschiedt in twee stappen 3 en 4. 35

Bi] de eerste stap wordt de grove fraktie en bij de tweede stap de fijne fraktie als afval afgevoerd. Door de scheiding op die wijze uit te voeren is men onafhankelijk van de be- 790 7 9 75 -5- -ψ- drijfsomstandigheden in de fosforzuurfabriek, waarvan het gips afkomstig is. De verkregen dispersie heeft een droge stofgehalte van circa 45 gew.%.

De gewenste fraktie wordt continu in een bleek-5 station 5 met bleekwater 6 gebleekt. Daarbij daalt het droge stofgehalte tot circa 20 gew.%. Na de toevoer van het bleekwater wordt de pH op 3 gebracht. Het bleken geschiedt onder roeren in 2 vaten, die met elkaar in serie zijn verbonden ter verlenging van de verblijfstijd. De hoeveelheid toegevoerde 10 chloor bedraagr 0,5 gew,% van het droge gips. Na gebleekt te zijn wordt de dispersie in een bezinkingsinrichting ingedikt tot een droge stofgehalte van circa 35 gew.%.

Bij een volgende stap 7 wordt het gips met water uitgewassen ter verwijdering van schuimmiddelen, chloriden, 15 organisch materiaal en andere verontreinigingen. Het uitwassen geschiedt continu met water 8, dat in tegenstroom vertikale pijpen doorloopt, aan de onderzijde waarvan het gips met een schroef-transporteur wordt afgevoerd. Bij het wassen vindt tegelijkertijd een verdikking tot circa 45 gew.% plaats.

20 De uitgewassen dispersie wordt met roterende va- cuumfilters 9 gefiltreerd onder het versproeien van water, voornamelijk ter verwijdering van resten chloriden. Er wordt een schoon, gebleekt produkt met een droge stofgehalte van circa 76 gew.% verkregen.

25 De vloeistoffen 10 en 11 uit het wasstation 7, resp. filterstation 9 kunnen bij 22 afgevoerd worden, b) Bereiding van een lijmpreparaat.

Het in a) verkregen produkt wordt in een disper-geer-inrichting 12 geleid, tezamen met 1,6 gew.% (betrokken 30 op het droge gips) CMC in de vorm van een 14%'s oplossing 13.

De pH wordt dan met natriumhydroxide op 12 gebracht, omdat in het onderhavige geval het gips kleine hoeveelheden fosforzuur bevat, dat bij het dispergeren vrijkomt. Ook kunnen desgewent bekende glansmiddelen, anti-schuimmiddelen, optische bleek-35 middelen, kleurstoffen en bederfwerende middelen aan het mengsel toegevoegd worden. De verschillende componenten worden 3 continu in het mengvat gevoerd met een debiet van circa 4 m / uur. Het dispergeren geschiedt met een snel roterende roerder.

790 79 75 **< (, -6-

Het materiaal wordt daar continu in een vacuumont-luchtingsinrichting 14 geleid ter verwijdering van ingesloten lucht. Dan wordt de dispersie in een enkelvoudige dispergeer-inrichting 15 bij circa 50°C gedispergeerd, in een koelinrich-5 ting 16 gekoeld en met een zelfreinigend zeef 17 gezeefd. Het eindprodukt 18 is een stabiele brij met een droge stofgehalte van 71%. Het produkt kan naar vaten of tonnen gepompt worden. Met het preparaat van de uitvinding worden bekledingsproeven op papier uitgevoerd. Ter vergelijking worden dezelfde bekle-10 dingsproeven met een bekend bekledingspreparaat met kaoline . als pigment uitgevoerd. De resultaten zijn in de begeleidende tabel opgénomen.

Analyse: 15 Kaoline Uitvinding

Slib-gegevens

Droge stof gehalte % 58,.7 60,5

Viscositeit (Brookfield 100 rpm) cP 1310 1480

Papier-gegevens 2 20 Bekledingslaag g/m 13,6 13,6

Stof g/m2 67,6 67,6

Dikte pm 75 78

Dichtheid kg/m2 906 868

Buigsterkte mN 1,62/0,67 1,52/0,61 2 25 Water-absorptie, Cobb CL g/m 33,5 21,8

Olie-absorptie, Vanceometer s >600 >600

Inkt-absorptie mm 7,0 6,8

Kleur-absorptie, K&K % 24,7 34,4

Oppervlakte-sterkte, IGT m/s 0,50 0,51 30 Ruwheid, Bendtsen 1 kg ml/min 26 34.:.

"Parker Print Surf 10S" pm 1,96 2,22

Porositeit, Bendtsen ml/min 10 14

Helderheid % 72,7 74,8

Luminantie % 78,5 79,9 2 35 Diffusie-coefficient m /kg 54,5 56,5

Opaciteit % 92,9 92,8

Glans % 43,8 42,7 790 7975

"V

-7-

Opgemerkt wordt nog, dat de in vorenstaande beschreven uitvoeringsvormen vatbaar zijn voor modificaties en verbeteringen, die binnen het kader van de uitvinding vallen.

790 7 9 75

Claims

1. Werkwijze voor de bereiding van een brij voor een lijm- en/of een vulpreparaat voor papier, karton en dergelijke met calciumsulfaat als pigment, met het kenmerk, dat het calciumsulfaat bestaat uit calciumsulfaatdihvdraat, 5 dat in aanwezigheid van een dispersiemiddel in de vorm van een met carboxylgroepen veresterd polysaccharide wordt gedispergeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het dispergeren geschiedt in aanwezigheid van water.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het met carboxylgroepen veresterde polysaccharide bestaat uit carboxymethylcellulose.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de carboxymethylcellulose een gemiddeld moleculair ge- 15 wicht van 10.000-500.000, bij voorkeur van 20.000-150.000 bezit.

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de carboxymethylcellulose wordt toegevoegd in een hoeveelheid van 0,5-3 gew.% van de hoeveelheid droog 20 calciumsulfaat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, voor de bereiding van een bekledingspreparaat ter verschaffing van een mat papier, met het kenmerk, dat het calciumsulfaat voor 30 gew.% uit deeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte van 25 minder dan 2 pm bestaat.

7. Werkwijze volgens conclusie 1 voor de bereiding van een bekledingspreparaat ter verschaffing van glans-papier, met het kenmerk, dat van de deeltjes 95 gew.% een deeltjesgrootte van minder dan 2 pm bezit.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 voor de bereiding van een vul-preparaat, met het kenmerk, dat van de deeltjes 50 gew.% een deeltjesgrootte van minder dan 5 pm bezit.

9. Werkwijze volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat een bindmiddel,.bijvoorbeeld latex of zetmeel, 35 wordt toegevoegd, bij voorkeur na het dispergeren.

10. Werkwijze volgens conclusies 2 en 6, met.het kenmerk, dat het droge stofgehalte 60-80 gew.% be- 790 7 9 75 -9- draagt,

11- Werkwijze volgens conclusies 2 en 7, met het kenmerk, dat het droge stofgehalte 55-80 gew.% bedraagt.

12. Werkwijze volgens conclusies 1-11, met het 5 kenmerk, dat het dispergeren bij verhoogde temperatuur ge-schiédt, bij voorkeur beneden 130°C.

13- Lijm- en/of vulpreparaat, verkregen met de werkwijze van conclusies 1-12. 79079 75 "λ. f CO fNj---- j£j cn| -^-1 £| O -- \ T- t£| GO -- CM CN^ — in\ <X> - -1 C^| I O .....-,_,_ ^ — *i -- 50 ^--e m| „b.— X * 790 7 9 75 ^