NO135368B - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
NO135368B
NO135368B NO3970/72A NO397072A NO135368B NO 135368 B NO135368 B NO 135368B NO 3970/72 A NO3970/72 A NO 3970/72A NO 397072 A NO397072 A NO 397072A NO 135368 B NO135368 B NO 135368B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
aluminum
salt
silicate
alkaline earth
earth metal
Prior art date
Application number
NO3970/72A
Other languages
English (en)
Other versions
NO135368C (no
Inventor
R C Fitton
Original Assignee
Huber Corp J M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber Corp J M filed Critical Huber Corp J M
Publication of NO135368B publication Critical patent/NO135368B/no
Publication of NO135368C publication Critical patent/NO135368C/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/42—Micas ; Interstratified clay-mica products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/38—Layered base-exchange silicates, e.g. clays, micas or alkali metal silicates of kenyaite or magadiite type
    • C01B33/40—Clays
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20—Silicates
    • C01B33/36—Silicates having base-exchange properties but not having molecular sieve properties
    • C01B33/46—Amorphous silicates, e.g. so-called "amorphous zeolites"
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40—Compounds of aluminium
    • C09C1/405—Compounds of aluminium containing combined silica, e.g. mica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11—Powder tap density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C01P2006/82—Compositional purity water content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en enestående fremgangsmåte for fremstilling av modifiserte natrium-aluminium-oksydsilikatpigmenter som er kjemisk analoge til zeolitter, men som har sterkt forbedrede egenskaper og karakteristika i forhold
• til 'disse.
Det er velkjent at naturlige alkalimetallzeolitter
såsom natrolitt og analcin har vann-bløtgjørende egenskaper,
men har begrenset anvendelse som pigmenter. I de senere år har det vært foreslått og syntetisert en rekke kunstige eller syntetiske zeolitter inneholdende natrium, aluminium og sili- ■ siumoksyder i varierende mengdeforhold. Eksempler på synte-
tiske zeolitter er blant annet beskrevet i US-patentene 2. 882. 243, 2.962.355/ 2..996.358. 2.010.789, 2.011.869 og 3.012.853* I høy grad har imidlertid kjente syntetiske zeolit-
ter manglet vesentlige karakteristika for pigmenter og har funnet begrenset anvendelse på dette félt.
Det har imidlertid nylig blitt utviklet et nytt
utfelt riatrium-aluminiumoksydsilikat som har spesiell anvendelse som pigment i papirbelegg, som fyllstoff i gummiprodukter, i trykksverte, i malinger, i plaststoffer og lignende. Slike pigmenter er kommersielt tilgjengelige og fremstilles og selges under varemerket "Zeolex". Mens "Zeolex"-pigmentene i alt vesentlig inneholder de samme oksydkomponenter som i naturlige og syntetiske produkter, så er disse pigmenter utfelte produk-
ter av aluminiumoksyd og silisiumoksyd og inneholder kjemisk bundet natrium, og kan derfor lett skilles fra geler og andre syntetisk produserte materialer. Generelt er disse pigmenter utfelte amorfe materialer og sammensatt av partikler med størrelser"omkring et par hundrededeler av en mikron i diameter,
og disse partikler har en tendens til å feste seg sammen i klumper med en diameter på opptil 1 mikron. Med hensyn til kjemisk sammensetning, så inneholder de typisk Na20 og AlgO-j i et molforhold nær 1, dvs. i området fra ca. 0,8 til 1,2 mol Na20 pr. mol Al20-j, sammen med silisiumdioksyd som kan være tilstede i forskjellige konsentrasjoner varierende fra så lite som ca. 2,5 mol til så mye som ca. 16 mol Si02pr. mol A^O-^.
Som beskrevet i det etterfølgende kan disse pigmenter fordelaktig fremstilles (se f.eks. US-patent 2.739-073) ved å blande fortynnede oppløsninger av et alkalisilikat og et aluminiumsalt såsom aluminiumsulfat. I en foretrukket utførelse plaserer man en vannmengde som ikke er større enn ca. halvparten av de oppløsninger som skal tilsettes, i et egnet reaksjonskar utstyrt med en sterk rører. Reaktantene, d.v.s. de fortynnede oppløsninger av alkalisilikatet og et aluminiumsalt, tilføres så på punkter som ligger langt fra hverandre. I US-patent 2.848.3^6 blir slike pigmenter fremstilt ved å blande en fortynnet oppløs-ning av et alkalisilikat og en fortynnet oppløsning av en dispersjon som inneholder findelt silisiumoksyd og aluminiumsulfat. Sistnevnte kan fremstilles ved å behandle en kaolin-leire med en sterk mineralsyre .som svovelsyre.
Hensikten med oppfinnelsen er å oppnå jordalkali-metallmodifiserte produkter av zeolitt-typen med sterkt forbedrede egenskaper ved hjelp av en økonomisk og praktisk fremgangsmåte.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således til-veiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av findelte, utfelte hvite partikler av et jordalkalimetallaluminiumsilikat, særlig for bruk som pigment i papir, gummi, trykksverter, plaststoffer og, lignende, hvor fortynnede vandige oppløsninger av et alkalimetallsilikat og et salt av aluminium og en mineralsyre innføres i et omrørt, vandig reaksjonsmédium, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at- nevnte fortynnede vandige oppløsninger tilsettes til det vandige reaksjonsmédium som inneholder et jordalkalimetallsalt eller -hydroksyd i en mengde av 0,1 - 30 % basert på. tørrvekten av de utfelte partikler, og som skal virke som kjernedannende middel,, og at pH-verdien i den således oppnådde reaks j onsmasse holde.s i området 8-12 i løpet av reaksjonen.\..
Man har oppdaget at de produkter som fremstilles på denne måte inneholder kjemisk bundet natrium (dvs. alkalimetål-let) såvel som kjemisk bundet jordalkalimetall. Slike produkter lar seg lett skille fra såkalte "ko-utfellinger" som bare inneholder blandinger, f.eks. blandinger av et alkalimetall-aluminiumoksydsilikat og et jordalkalimetall-aluminiumoksydsilikat.
Oppfinnelsen vil i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 og 2 er mikrofotografier som viser nye magnesiumnatriumaluminiumoksyd-silikatpigmenter fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse, og Fig. 3 og 4 er mikrofotografier som viser findelte utfelte natriumaluminiumoksyd-silikatpigmenter av den type som ble fremstilt ved tidligere kjent teknikk.
Ifølge oppfinnelsen har man funnet at nye jord-alkalimetallmodifiserte-alkalimetallaluminiumoksyd-silikatpig-■ menter kan fremstilles ved å føre fortynnede oppløsninger av et alkalimetallsilikat og et vannoppløselig salt av aluminium samt en sterk syre (som aluminiumsulfat) inn i et vandig reaksjonsmedium hvori det er dispergert et jordalkalimetallsalt eller hydroksyd. Oppfinnelsen er delvis basert på den oppdagelse at hvis fortynnede oppløsninger av et alkalimetallsilikat og aluminiumsulfatet tilsettes en reaksjonsmasse som inneholder et jordalkalimetallsalt eller -hydroksyd, så vil sistnevnte tjene som en kjerne eller kjernedannelsesmiddel som endrer strukturen på det resulterende modifiserte pigment av zeolitt-typen.
Produktene som oppnås er sammensatt ialt vesentlig av oksyder av et jordalkalimetall, et alkalimetall, aluminium og silisium og kan angis ved hjelp av følgende generelle formel:
hvor X er et alkalimetall som natrium eller kalium og. Y er et jordalkalimetall fra gruppe 2a i det periodiske system. Jordalkali-. metallet er fortrinnsvis magnesium eller kalsium. De små-bokstavene dvs. a, b, etc. til e, angir antall mol av oksydene i den totale sammensetning. Som nevnt ovenfor kan molforholdet' mellom oksydene variere sterkt med et molforhold' mellom Na20 og AlgO^ fortrinns-
vis nær 1, f.eks. fra 0,8 til 1,4 mol Na20 pr. mol Al^ O^.
Antall mol Si02til A120^kan være så lavt som ca. 2,5 mol og opptil ca. 24 mol Si02pr. mol Al20y Molforholdet mellom jordalkalimetalloksydet (YO) til A120^kan variere fra ca. 0,1 til ca. 3, fortrinnsvis fra ca. 1,0 til ca. 1,5. Det er således underforstått at en forandring med hensyn til molforholdet mellom ethvert av de to.gitte oksyder også vil variere forholdet mellom et slikt oksyd til et annet, dvs. et tredje oksyd i sammensetningen. Sagt på en annen måte er det slik at jordalkalimetallsaltet tilsettes reaksjonsmediet i en.slik mengde at jordalkalimetalloksydet utgjør fra ca. 0.,1 til ca.. 30 % av pigmentets tørre vekt, basert på det spesielle jordalkalimetallsalt som brukes. Hvis man f.eks. bruker et magnesiumsalt, så vil mengden av det resulterende MgO være fra ca. 0,1 til 8,0 %. Med denne parameter kan så de andre bestanddeler eller reaktanter, f. eks. alkalimetallsilikatet., tilsettes i en mengde som gir det ønskede molare forhold mellom Nao0 til Al-O-,, etc.
<L d. 3
Man. har funnet at de utfelte produkter i alt vesentlig har de samme partikkelstørrelser som i de ovennevnte beskrevne "Zeolex" pigmenter, dvs. at de er mindre enn 1 mikron i diameter og er viderekarakterisert vedøkt lyshet (når de blir brukt i papir) og andre kvaliteter som vil bli beskrevet mer detaljert i det etterfølgende.
I praksis vil oppløsningen av åluminiumsaltet og alkalimetallsilikatet holdes under meget lave konsentrasjoner og under sterk omrøring når man blander og reagerer disse i den reaksjonsmasse som inneholder kjernene, dvs. jordalkalimetallsaltet eller -hydroksydet.
De fortynnede oppløsninger av reaktantene tilsettes langsomt et fortynnet vandig medium inneholdende jordalkalimetallsaltet og blir fortrinnsvis tilført på punkter som ligger langt fra hverandre. Reaksjonsmassen blir kontinuerlig og kraf-tig omrørt under hele reaksjonen, slik at man holder dispersjo-nen i en flytende tilstand. Alkalimetallsilikatoppløsningen som skal brukes bør ha ca. 2-molar eller lavere konsentrasjon, og konsentrasjonen av oppløsningen av åluminiumsaltet bør også være ca. 2-molar eller av lavere konsentrasjon. Reaksjonsmediet, dvs. den vannmengde som inneholder jordalkalimetallsaltet., bør fortrinnsvis være ca. halvparten av de samlede volumer av sili-katoppløsningen og aluminiumsaltoppløsningen. Konsentrasjonen på oppløsningene i reaksjonsmassen bør i middel være mindre enn ca. 2,0 molar avhenger noe av de spesielle reaktanter som anvendes, deres renhet og andre variable. Fortrinnsvis bør konsentrasjonen i reaksjonsmassen være ikke mer enn ca. 1,0 molar. De fortynnede reaktantoppløsninger tilføres mediet på punkter som ligger langt fra hverandre slik at man oppnår en høy grad av fortynning for hver oppløsning. Således kan f.eks. den ene oppløsning tilsettes den hvirvel som skapes av rørerens blader, mens den annen oppløs-ning tilsettes nær veggen på blandingskaret. Alternativt kan de to oppløsninger tilsettes reaksjonskaret på forskjellig nivå, f.eks. en under overflaten mens den annen tilsettes nær eller over overflaten, etc. Skjønt reaksjonsmassen kan bli noe tykkere etterhvert som utfellingen skjer, så vil massen ved slutten av reaksjonen stadig være en flytende masse hvorfra de utfelte faste produkter lett kan utskilles.
Vanligvis kan tilsetningen av silikatet og åluminiumsaltet startes samtidig, eller en del av silikatet kan tilsettes før man starter tilsetningen av åluminiumsaltet. pH under reaksjonen holdes mellom 8 og 12, fortrinnsvis mellom 8 og 10 inntil alt alkalisilikat er blitt tilsatt. Tilsetningen av alu-niuiumsaltoppløsningen kan fortsettes inntil pH er redusert til mellom 8 og 10. Skjønt utfellingen av produktet fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse kan startes ved at man samtidig tilsetter alkalisilikatoppløsningen og aluminiumsaltoppløsningen, har man funnet det spesielt fordelaktig å tilsette en del av alkalimetall-silikatoppløsningen (f.eks. såsom natriummeta eller di-silikat) til mediet før man starter tilførselen av aluminiumsaltoppløs-ningen. Det er ikke forstått hvordan dette påvirker reaksjons-mekanismen eller selve utfellingsprosessen, bortsett fra at det kanskje påvirker kjerneeffekten av jordalkalimetallsaltet. Produkter fremstilt på denne måte har imidlertid bedre egenskaper, spesielt med hensyn til lyset og optiske egenskaper i papir. Natriumsilikatoppløsningen tilsettes til reaksjonsmediet inntil pH i den vandige masse er mellom 8 og 10. Deretter tilsetter man samtidig oppløsningene av natriumsilikatet og åluminiumsaltet inntil man har tilsatt den totale mengde av åluminiumsaltet. Etter at dette er ferdig, fortsetter man tilset ningen av silikatoppløsningen inntil pH i reaksjonsmassen er mellom 8,0 og 10,0.
Etter at reaksjonen er fullstendig kan det utfelte pigment vanligvis skilles fra det flytende medium ved filtrering, eller ved andre måter såsom sentrifugering etc. Vanligvis er det
foretrukket å vaske det utfelte pigment med vann for å fjerne vannopp-løselige salter og ligende. Den resulterende filterkake kan så
tørkes på enhver egnet måte. Tørkingen bør fortrinnsvis utføres ved forhøyede temperaturer slik at temperaturen på tørketrinnet kan brukes for å regulere vannprosenten i det ferdige pigment. Hvis man f.eks. tørker pigmentet ved ca. 105°G så vil pigmentet inneholde fra ca. 7 §il ca- 12$ vann.
Det er underforstått at den vannmengde som forblir i det utfelte pigment er avhengig av tiden, temperaturen og andre betingelser under tørkingen. Det er ikke mulig fullt ut detaljert å angi betingelser som er nødvendige for å tørke et spesielt pigment til en nøyaktig grad av tørrhet. Dette vil i høy grad være avhengig av luftsirkulasjonen gjennom pigmentet, type av tørkeapparat etc. Som kjent er det en vesentlig forskjell på den måte hvorved "fritt vann" og " bundet vann" holdes i pigmentsammensetninger. Bundet vann synes å være kjemisk kombinert med silikatpigmentet. Av denne grunn lar bundet vann seg ikke lett drive av hvis ikke temperaturene er av en størrelsesorden på ca. 3°°°^• Fritt vann på den annen side lar seg lett drive av ved moderate temperaturer, d.v.s. temperaturer på opptil ca. 105°C.
Som nevnt ovenfor er utgangsmaterialene eller reaktantene i foreliggende oppfinnelse et alkalimetall-silikat,jord-alkalimetallsalter eller-hyd roksyder og aluminiumsalter. Slik det brukes her innbefatter begrepet alkalimetall-silikater alle vanlige former av alkalimetall-silikater, f.eks. metasilikater, disilikater
og vannglass. Vannoppløselige kaliumsilikater og natriumsilikater er spesielt fordelaktige. På grunn av deres rimelige pris, er natriumsilikater foretrukne. Hvis. de anvendes er natriumsilikater effektive i enhver sammensetning hvor forholdet Si02til Na^ O er fra 1 til 3,3=1.
Aluminiumsalter som kan anvendes i foreliggende fremgangsmåte er vannoppløselige syresalter av aluminium såsom aluminiumsulfat, aluminiumklorid, aluminiumnitrat og ammoniumalum
(aluminiumammoniumsulfat). Den aluminiumsulfatoppløsning som even-tuelt tilsettes reaksjonsmassen kan innbefatte en vandig oppslemming av et findelt, utfelt silisiumdioksyd suspendert i en vanndig fortynnet oppløsning av åluminiumsaltet og en mineralsyre. I dette tilfelle kan den vanndige reaktantoppløsning inneholdende det pre-utfelte silisiumdioksyd i suspensjon -med oppløsningen av åluminiumsaltet,fremstilles ved å anvende findelt kaolin som det basiske råmaterialet og dekomponere kaolinet i en vanndig suspensjon med svovelsyre. Med begrepet "kaolin" forstås kaolin og lignende leirer i alt vesentlig sammensatt av mineralet kaolinitt. Dekom-poneringen av kaolinet kan utføres i et åpent kar hvis kaolinet på forhånd har vært røstet, hvis man anvender urøstet kaolin så bør dette omsettes med syrén i et lukket kar ved trykk av en størrelsss-orden fra ca. 10 til ca. 12 kg pr. cm slik det er beskrevet i U.S. patent 2.848.346. Produktet av denne dekomponeringsprosess er i alt vesentlig en fortynnet oppløsning av aluminiumsulfat inneholdende megetfindelt fri silisiumdioksyd i suspensjon.
Jordalkalimetallsalter eller hydroksyder som kan anvendes i foreliggende oppfinnelse innbefatter salter eller hydrok-,
syder av metaller fra gruppe 2a i det periodiske system, såsom magnesium, kalsium og barium. Foretrukne salter er vannoppløselige i salter såsom sulfater, karbonater, nitrater og klorider. Man kan imidlertid også anvende andre salter. Man har funnet det spesielt fordelaktig å anvende kalsiumkarbonat og magnesiumsulfat, og disse er således foretrukket.
Som angitt ovenfor kan pigmenter fremstilt ifølge forelig-; gende oppfinnelse med fordel anvendes i papirbelegg, som forsterkende pigmenter i gummiprodukter og sammensetninger, i malinger, trykksverter, plaststoffer og lignende. Slike pigmenter kan f.eks. brukes som forsterkende pigmenter i forskjellige gummisammensetninger heri inn-befattet naturlig gummi og syntetiske gummisammensetninger inklusiv butadien 1,3-styren kopolymerer, butadien-akrylonitril kopolymerer, butadien-isobutylen kopolymerer og lignende, syntetiske elastomerer. Hvis pigmentene anvendes i gummiprodukter av den type som er beskrevet ovenfor, bør alkali-silikatene inneholde fra 1 til 3*3molar J equivalenter SiOg pr. mol equivalent NagO.
Skjønt pigmenter fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse kan ha mange formål, har man uventet oppdaget
at produktene er spesielt og meget godt egnet for
bruk i papir. Pigmenter som skal brukes for papirfyllstoff bør anvende alkali-silikater med SiC^i et molforhold på fra1,5
til 3*3 med hensyn til innholdet av alkalioksydet (^£0).
Før man går over til spesifike eksempler
skal det angis at skjønt pH.i reaksjonsmediet bør holdes i området fra 8 til 12, så skal det. fremheves
at man er i stand til å fremstille
et gitt produkt selv om pH varierer under reaksjonsperioden eller holdes konstant. Videre kan man ved å forandre pH i reaksjonsmassen fremstille pigmenter med forskjellige egenskaper og karakteristika.
Følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.
De etterfølgende tabeller angir
spesifike egenskaper og karakteristika ved produkter fra eksemplene som ellers ikke er angitt der.
Eksempel 1.
En fortynnet alkali-silikatoppløsning ble. fremstilt ved-at man oppløste 2.160 kg natriumsilikat ( Na^ O). 2.5 SiC^) i 9.450 liter vann. Man fremstilte videre en separat fortynnet oppløsninj
av aluminiumsulfat ved å oppløse 1.17o kg Alo(S0 )o.14Ho0 i 4.000 1
å d 4 - >. i
vann. Et reaksjonskar på 30.000 1 utstyrt med en rører av propell-typen ble tilsatt 6.I6O 1 vann tilsatt 585 kg MgSO^. 7 H20, og røreren ble så startet. Natrium-silikatoppløsninge ble tilsatt reaksjonskaret med en hastighet på 46.5 gPr« minutt som en tynn strøm direkte ned i den virvel som ble dannet av den roterende røreren. Tilsetningen av natrium-silikatoppløsningen ble fortsatt i 16 minutter, og pH var ved slutten av tilsetningen 9*9 i reaksjonsmassen. Deretter og samtidig som silikatoppløsningen ble tilsatt startet man tilsetningen av aluminiumsulfatoppløsningen med en hastighet' på 25»1 g pr. minutt i ytterligere 35 minutter. pH under den samtidige .tilsetning av silikatoppløsningen og aluminiumsaltoppløsningen ble redusert til ca. 9«5«Etter 51 minutter var all silikatoppløsning tilsatt. Deretter ble tilsetningen av aluminiumsulfatoppløsningen fortsatt inntil den endelige pH i reaksjonsmassen var 8.8. Dette krevet ytterligere S5.O minutter. Temperaturen i oppløsningene og i det mot-tagende medium i selve karet ble holdt på 65°C under hele reaksjonen. Etter at pH i reaksjonsmassen var redusert til 8.8 og alt sulfatsalt var blitt tilsatt, ble røringen fortsatt i ytterligere 15 minutter.
Bunnfallet ble deretter utskilt ved filtrering og vasket med vann
ved romtemperatur. Den resulterende filterkake ble tørket ved 110°G Kaken ble så pulverisert i en hammermølle. Det fremstilte produkt
var et finfordelt hvitt partikkelformet stoff bestående av partikler med en diameter på mindre enn 0.5 mikron og 97% av disse var mindre enn 0.05 mikron i diameter. Produktet fra dette eksempel er vist på mikrofotografiet på figur 1. Produktets spesifike tetthet var 2.2. Helletettheten var 0.15 g pr. cm^, og produktet hadde et BET overflateareal på 97 m /§• Fra en kjemisk analyse av produktet ble følgende formel beregnet:
Eksempel 2.
Fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at det anvendte natrium-silikat inneholdt 1.4»1«83>2»34>2.8
°g 3*35 m°l SiC>2 pr. mol NagO henholdsvis. Produktene fremstilt i dette eksempel hadde egenskaper tilsvarende de man fant i produktet fra eksempel 1.
Eksempel 3»
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra at man anvendte magnesiumklorid, magnesium-hydroksyd og magnesiumnitrat i stedet for magnesiumsulfatet som
angitt i eksempel 1. De oppnådde produkter var i alt vesentlig de samme som i eksempel 1.
Eksempel 4»
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at aluminiumsulfatet og natrium-silikatoppløs-ningene ble tilsatt samtidig fra begynnelsen av utfelningsprosessen.
I begynnelsen ble pH i reaks jonsmassen holdt, konstant (8.0) ved å
justere tilsetningshastigheten av de to oppløsningene. Ved slutten av reaks jons perioden som var ialt på 51 minutter, ble pH i suspensjonen øket til 9*5ved en tilsetning av en fortynnet oppløsning av silikatet-. Denne tilsetning krevet ytterligere 3 minutter. Produktet i dette eksempel var ialt vesentlig det samme som produktet fra
eksempel'1, og er vist på mikrofotografiet på figur 2.
Eksempel 5»
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1' ble gjentatt bortsett fra at aluminiumklorid, aluminiumnitrat og ammonium- : alum ble anvendt i stedet for aluminiumsulfat som angitt i eksempel 1. De fremstilte produkter var ialt vesentlig de samme som i eksempel 1.
Eksempel 6.
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at man i en serie på to forsøk tilsatte reaksjonskaret 5-900 liter-vann som så ble tilsatt 495 kS kalsiumsulfat og 48O kg kalsiumkarbonat, henholdsvis. Etter at bunnfallet var innvunnet ved filtrering, vasket og tørket, ble produktet fra forsøk nr. 2 igjen utsuspendert og behandlet med tilstrekkelig HG1 til å redusere pH i suspensjonen til ca. 3«5*Deretter ble tilstrekkelig NaOH tilsatt til pigmentsuspensjonen slik at pH øket til 8.8. De produkter som ble oppnådd både før og etter den ytterligere behand-ling med NaOH hadde egenskaper som tilsvarte det man fant i produktene fra eksempel 1. I en serie ytterligere prøver ble ovennevnte generelle fremgangsmåte gjentatt, bortsett fra at mengden av kalsiumsaltet ble variert og natrium-silikat ble anvendt istedet for NaOH. ( se tabell 3 nedenfor).
Eksempel 7»
Fremgangsmåten fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at aluminiumsulfatoppløsningen besto av en suspensjon av finfordelt _utfelt silisiumdioksyd i en oppløsning av aluminiumsulfat som ble fremstilt ved å omsette ca. 1.470 kg kommersiell kaolin med
1".83O kg 95$ svovelsyre i 4*000 liter vann. Den dannede grøt eller suspensjon ble dannet ved å utrøre kaolinet med svovelsyre i en bly-foret autoklav ved en temperatur på l85°C i 10 timer. Denne reaksjonsmasse ble avkjølt, tatt ut og fortynnet, til et volum på 12.000 liter ved tilsetning av vann. Ved en undersøkelse viste det seg at
de finfordelte, utfelte silisiumdioksydpartiklene som var suspendert i en vanndig oppløsning av aluminiumsulfat hadde nesten alle en diameter som var mindre enn 0.2 mikron i sin største lengde. Den separate fortynnede oppløsning av natrium-silikatet og aluminiumsul-fatoppløsningen inneholdt den finfordelte-, utfelte silisiumdioksyd ble så tilsatt et reaksjonskar på den måten som er beskrevet i eksempel 1. Bunnfallet ble innvunnet ved filtrering med vann og så tørket ved 110°C. Filterkaken ble oppnådd i form av myke klumper. Ved å føre disse klumper gjennom- en hammermølle oppnådde man et hvitt pulver hvor ialt vesentlige alle partikler hadde en diameter som var mindre enn 0.5 mikron.
Eksempel 8.
Fremgangsmåten fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at reaksjonskaret ble tilsatt 6.000 liter vann som så ble tilsatt 495 kg bariumsulfat. Produktet fra dette eksempel var i alt vesentlig det samme som i eksempel 1.
Eksempel 9»
Fremgangsmåten fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra at man tilsatte reaksjonskaret en blanding av MgSO^ . 7°^CaCO^(283 kg av hver d.v.s. totalt 586 kg), i 6.14O liter vann.
De generelle egenskaper for det fremstilte produkt i dette eksempel (d.v.s. partikkelstørrelse, overflateareal, tetthet, etc.) tilsvarte de man fant i produktet fra eksempel 1. Ytterligere egenskaper ved pigmentet er angitt i den nedenfor stående tabell.
Eksempel 10. <■■•»*
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble brukt for å fremstille 7 porsjoner under varierende pH nivåer.
Figur 5 viser hvordan pH varierte i disse porsjoner under utfelningen. Disse eksempler viser klart hvordan foreliggende fremgangsmåte har .en meget god fleksibilitet samtidig som man konstant får produsert et gitt produkt. Tabell 4 viser effekten av disse variasjoner på produktets fysiske egenskaper. Tabell 5 illustrerer finpapiregen-. skaper for produkter fremstilt i overensstemmelse med dette eksempel.
Eksempel 11.
Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt bortsett fra et den tilsatte mengde MgSO^varierte (se tabell 2 nedenfor), slik at det endelige produkt inneholdt varierende meng-der magnesium basert på produktets tørrvekt.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av findelte, utfelte hvite partikler av et jordalkalimetallaluminiumsilikat særlig for bruk som pigment i papir, gummi, trykksverter, plaststoffer og lignende, hvor fortynnede vandige oppløsninger av et alkalimetallsilikat og et salt av aluminium og en mineralsyre innføres i et omrørt, vandig reaksjonsmédium,karakterisertved at nevnte fortynnede vandige oppløsninger tilsettes til det vandige reaksjonsmédium som inneholder et jordalkalimetallsalt eller -hydroksyd, i en mengde- av 0,1 - 30 % basert på tørrvekten av de utfelte partikler, og som skal virke som kjernedannende middel, og at pH-verdien i den således- oppnådde reaksjonsmasse holdes i området 8-12 i løpet av reaksjonen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat de fortynnede oppløsninger av alkalimetallsilikatet og åluminiumsaltet tilføres til det vandige reaksjonsmedium på punkter som ligger langt fra hverandre,'og hvor opp-løsningene av alkalimetallsilikatet og åluminiumsaltet har en konsentrasjon på høyst 1 molar, idet alkalisilikatet inneholder Si02og Na20 i et molforhold varierende fra 1 til 3,3:1.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat det begynnende volum av det vandige reaksjonsmedium er minst halvparten av det samlede volum av oppløsningene av alkalimetallsilikatet og åluminiumsaltet, og hvor jordalkalimetallsaltet eller -hydroksydet er tilstede i nevnte medium i en mengde slik åt jordalkalimetallet utgjør 0,1 -8,0 % basert på tørrvekten av de utfelte partikler.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat man reduserer pH-verdien i den fluide reaksjonsmasse til 8-9,5 ved slutten av reaksjonsperioden.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisert vedat det som jordalkalimetallsalt anvendes et vannoppløselig salt av kalsium, magnesium eller barium.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5,karakterisert vedat det anvendes et aluminiumsalt som omfatter et findelt, utfelt silisiumdioksyd suspendert i en vandig fortynnet oppløsning av åluminiumsaltet.
NO3970/72A 1971-11-05 1972-11-02 Fremgangsm}te til fremstilling av modifiserte utfelte aluminiumoksyd-silikatpigmenter. NO135368C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19802271A 1971-11-05 1971-11-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO135368B true NO135368B (no) 1976-12-20
NO135368C NO135368C (no) 1977-03-30

Family

ID=22731675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO3970/72A NO135368C (no) 1971-11-05 1972-11-02 Fremgangsm}te til fremstilling av modifiserte utfelte aluminiumoksyd-silikatpigmenter.

Country Status (16)

Country Link
US (1) US3798046A (no)
JP (1) JPS5523205B2 (no)
BE (1) BE790801A (no)
CA (1) CA981403A (no)
DE (1) DE2253405C2 (no)
DK (1) DK138112B (no)
ES (1) ES408286A1 (no)
FI (1) FI56545C (no)
FR (1) FR2158477B1 (no)
GB (1) GB1414189A (no)
IT (1) IT970228B (no)
LU (1) LU66405A1 (no)
NL (1) NL7214752A (no)
NO (1) NO135368C (no)
SE (1) SE380036B (no)
SU (1) SU786880A3 (no)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE30568E (en) 1971-11-05 1981-04-07 J. M. Huber Corporation Modified, precipitated alumino silicate pigments
US3909286A (en) * 1971-11-05 1975-09-30 Huber Corp J M Modified, precipitated alumino silicate pigments
BE790801A (fr) * 1971-11-05 1973-04-30 Huber Corp J M Procede de preparation de pigments d'aluminosilicates de sodiummodifie
US3928541A (en) * 1972-09-05 1975-12-23 Huber Corp J M Amorphous precipitated siliceous pigments for cosmetic or dentrifrice use and methods for their production
US4213950A (en) * 1978-12-22 1980-07-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing amorphous particulate poly(alumino-silicate)
US4213949A (en) * 1978-12-22 1980-07-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process of preparing particulate poly(alumino-silicate)
US4557916A (en) * 1984-10-22 1985-12-10 J. M. Huber Corporation Synthetic calcium silicates and methods of preparation
US5219660A (en) * 1987-06-01 1993-06-15 Wason Satish K Precipitated encapsulated paper pigments and methods
FI100659B (fi) 1988-08-05 1998-01-30 Huber Corp J M Paperipigmenttikomposiittituotteita ja menetelmä niiden valmistamiseks i
US5312485A (en) * 1988-08-05 1994-05-17 J. M. Huber Corporation Precipitated encapsulated paper pigments and methods
US5352287A (en) * 1988-08-05 1994-10-04 J. M. Huber Corporation Precipitated encapsulated paper pigments and methods
JPH0617217B2 (ja) * 1989-02-28 1994-03-09 水澤化学工業株式会社 非晶質シリカ・アルミナ系球状粒子及びその製法
CA2044644A1 (en) * 1991-06-14 1992-12-15 Gerard Le Fevre Method for the production of finely divided particulate siliceous material
FR2678259B1 (fr) * 1991-06-26 1993-11-05 Rhone Poulenc Chimie Nouvelles silices precipitees sous forme de granules ou de poudres, procedes de synthese et utilisation au renforcement des elastomeres.
US5575950A (en) * 1994-12-06 1996-11-19 J. M. Huber Corporation Silicate defoaming composition and methods
US6127471A (en) * 1995-06-07 2000-10-03 Carchalk, Inc. Coating system composition
US20030094253A1 (en) * 2001-06-19 2003-05-22 Torras Joseph H. Sodium silicate treatment for printing papers
FR2957914B1 (fr) * 2010-03-25 2015-05-15 Rhodia Operations Nouveau procede de preparation de silices precipitees contenant de l'aluminium
WO2019152790A1 (en) 2018-02-02 2019-08-08 W. R. Grace & Co.-Conn Antacids for polymers

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2739073A (en) * 1950-09-06 1956-03-20 Huber Corp J M Silicate pigments
US2848346A (en) * 1955-05-16 1958-08-19 Huber Corp J M Production of zeolitic pigments
FR1577759A (no) * 1968-08-23 1969-08-08
DE1792585A1 (de) * 1968-09-21 1971-11-25 Bayer Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von feinteiligen,amorphen Natrium-Aluminiumsilicatfuellstoffen
BE790801A (fr) * 1971-11-05 1973-04-30 Huber Corp J M Procede de preparation de pigments d'aluminosilicates de sodiummodifie

Also Published As

Publication number Publication date
GB1414189A (en) 1975-11-19
FI56545C (fi) 1980-02-11
FI56545B (fi) 1979-10-31
LU66405A1 (no) 1973-02-01
JPS4854000A (no) 1973-07-28
SE380036B (no) 1975-10-27
ES408286A1 (es) 1976-02-01
FR2158477B1 (no) 1976-04-23
DE2253405C2 (de) 1982-10-21
JPS5523205B2 (no) 1980-06-21
BE790801A (fr) 1973-04-30
SU786880A3 (ru) 1980-12-07
DK138112C (no) 1978-12-27
US3798046A (en) 1974-03-19
FR2158477A1 (no) 1973-06-15
DK138112B (da) 1978-07-17
CA981403A (en) 1976-01-13
IT970228B (it) 1974-04-10
NL7214752A (no) 1973-05-08
NO135368C (no) 1977-03-30
DE2253405A1 (de) 1974-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO135368B (no)
US3663165A (en) Zeolitic catalyst and preparation
US2739073A (en) Silicate pigments
NO168885B (no) Amorft jordalkalimetallsilikat, fremgangsmaate ved dets fremstilling og dets anvendelse som absorpsjonsmateriale.
US6761867B1 (en) Concentrated suspension of precipitation silica, processes for its preparation and uses of this suspension
CA2380424C (en) Composite precipitated calcium carbonate/silicon compound pigment
EP0140644B1 (en) Calcium carbonate in a platelet-like particulate form and a method for the preparation thereof
KR101094545B1 (ko) 경질 탄산칼슘, 그 제조방법 및 그것을 사용한 제지 충전용 전료
US2848346A (en) Production of zeolitic pigments
CA2087857C (en) Precipitated calcium carbonate
US4842772A (en) Fire retardant pigment
US3915734A (en) Modified precipitated alumino silicate pigments and method for preparing same
USRE30568E (en) Modified, precipitated alumino silicate pigments
PL103483B1 (pl) Sposob wytwarzania nowych bezpostaciowych pigmentow glinokrzemianowych metali alkalicznych
JPH024452A (ja) ゼオライト性触媒の製造方法
US3909286A (en) Modified, precipitated alumino silicate pigments
US3716493A (en) Process for making fine sized low density silica
US4226636A (en) Production of calcium silicate having high specific bulk volume and calcium silicate-gypsum composite
US3328125A (en) Reactive selectively sorptive silica materials and process of producing them
NO115405B (no)
JP4177569B2 (ja) 新規多孔性粒体
US2786777A (en) Silica composition and production thereof
US4296000A (en) Adsorbents for polyol purification
US2995422A (en) Process of preparing siliceous pigments
RU2790035C1 (ru) Способ получения диоксида кремния гетерогенным синтезом