NO159605B - Fremgangsmaate for fremstilling av mineralske fyllstoffer ved vaatfindeling. - Google Patents

Description

.Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av mineralske fyllstoffer, og da spesielt naturlige kalsiumkarbonater, ved våtfindeling.

Findelingsfremgangsmåte for mineralstoffer, og da spesielt naturlige kalsiumkarbonatér på våt vei er basert på to vel-kjente fremgangsmåter. Ved de to konvensjonelle fremgangsmåter skjer findelingen i den vannholdige suspensjonen i en hori-sontal kulemølle, og de groveste partiklene blir avskilt ved hjelp av sentrifugering. Denne for mange mineralske stoffer (kalsiumkarbonater og kaolin) anvendte fremgangsmåte er i de-talj f.eks. beskrevet i US patent nr. 2 323 550. Sluttproduktet oppnås i fin-fraksjonen fra sentrifugeringsprosessen, og den vandige suspensjonen blir deretter filtrert, og produktet tørket ifølge kjente fremgangsmåter.

Ved denne findelingsfremgangsmåten ved hjelp av kulemøller er det unødvendig med anvendelse av dispergeringsmidler da de oppnådde finhetsgrader ikke er særlig lave, og da man ved selve findelingsoperasjonen ikke vil arbeide med de høye faststoffkonsentrasjoner som fåes ved sentrifugeringen. Konsentrasjonen til malingsprodukter ligger i dette tilfelle under 60%.

Ulempen med denne fremgangsmåte består i den begrensning som foreligger med hensyn til partiklenes finhet. Når det gjelder naturlig kalsiumkarbonat kan man på økonomisk måte bare oppnå produkter hvor 40-50 vekt-% av partiklene er mindre enn 2 yam og 20-25 vekt-% av partiklene er mindre enn 1 ^um. Denne finhetsgrad tillater imidlertid ingen anvendelse av et slikt kalsiumkarbonat i nevneverdige mengder ved bestrykning av papir.

Når det skal foretas en findeling ved høyere faststoffkonsentrasjoner, d.v.s. ved konsentrasjoner over 60%, og når en etterfølgende klassifisering av partiklene skal unngås, anvendes dispergeringsmidler som f.eks. salter av polyfosforsyre, polykiselsyre, polyakrylsyre eller polymetakrylsyre eller produkter såsom alkylarylsulfonater, lignosulfonater, alginater o.s.v. Disse stoffer senker viskositeten til den vandige løs-ningen og letter dispergeringen av faststoffpartiklene. En tilsvarende fremgangsmåte er forøvrig beskrevet i britisk patent nr. 1 215 576.

Ifølge en nyere fremgangsmåte foretas findelingen på våt vei i findelingsapparatur med mikrokuler eller perler eller sand, og hvor apparaturens akse vanligvis er anordnet loddrett, og hvor findelingselementene har en diameter i størrelsesordenen 0,05-5 mm, og da i motsetning til de ovenfor nevnte fremgangsmåter med kulemøller som benytter kuler med diameteren 20-80 mm.

Anvendelse av slike anordninger for findeling muliggjør høyere finhetsgrader enn det som oppnås med kulemøller. Således er det mulig å oppnå partikkelfinhet fra 95 vekt-% partikler under 2 ^um til 70-80 vekt-% partikler under 1 ^im og 25-35 vekt-% partikler under 0,2 ^um. Herved er viskositetene til de vandige løsningene slik at det nødvendigvis må anvendes dispergeringsmidler for å senke viskositeten. Ulempen til denne fremgangsmåten består i at økningen av den prosentuelle andelen partikler som er mindre enn 1 ^im medfører en tilsvarende økning av den prosentuelle andelen av høyfine partikler, som er mindre enn 0,2 ^um (25-35%). Disse fine partiklene er ugunstig ved anvendelse av dette stoffet i bestrykningspapir og fargestoffer (jfr. DE-OS 28 08 425). I fransk patentsøknad nr. 78.307 23 av 30.10.1978 beskrives en fremgangsmåte for bestrykning av papir basert på naturlig kalsiumkarbonat som eneste pigment, og hvor det anvendes en bestrykningsfremgangs-måte hvor konsentrasjonen er høy. I den samtidig med denne søknad innleverte patentsøknad nr. 803078 er det beskrevet mineralske fyllstoffer, hvor forholdet

er større enn 3,5, og fortrinnsvis ligger mellom 4 og 10. Det skal her legges merke til at den prosentuelle andelen av partikler som er mindre enn 0,2 ^urn er så liten som mulig, og at den prosentuelle andelen av partikler som er mindre ann 1 ^um er så høy som mulig.

En oppgave ved nærværende oppfinnelse har vært å fremskaffe

en fremgangsmåte for fremstilling av mineralske fyllstoffer, og da spesielt naturlig kalsiumkarbonat, hvorved det kan oppnås størst mulig andel av partikler som er mindre enn 1 ^um (70-80% eller mer) og minst mulig andel av de fineste partikler som er mindre 0,2 ^urn (maksimalt 15%).

En ytterligere oppgave med oppfinnelsen har vært å kunne frem-stille suspensjoner med meget høye konsentrasjoner, d.v.s opp til 80% faststoff, hvilket er en stor fordel ved bestrykning av papir ifølge fremgangsmåten som arbeider med høye konsentrasjoner av faststoff, den såkalte HCS-fremgangsmåten.

Disse oppgaver løses ifølge oppfinnelsen ved at findelingen gjennomføres uten dispergeringsmidler og ved en faststoffkonsentrasjon på under 60 vekt-%, ved at den findelte suspensjonen filtreres, og ved at den ca. 20% vannholdige filterkaken enten tørkes eller overføres i en suspensjon med lav viskositet ved tilsetning av et dispergeringsmiddel.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at utbyttet av høyfine eller meget fine partikler (mindre enn 0,2 ^um) i en findelingsapparatur med mikroelementer sterkt påvirkes av faststoffkonsentrasjonen i findelingstrinnet. Desto mindre faststoffkonsentrasjonen i den naturlige kalsiumkarbonatsuspensjonen er desto høyere er forholdet

Denne regel finner bekreftelse i forbindelse med alle mineralske fyllstoffer, f.eks. naturlige jordalkalikarbonater, og da likegyldig om disse utgjøres av kritt, kokolitt, marmor eller dolomitt. Nedenstående tabell I bekrefter dette. Tabellen viser at ved en nærmest konstant prosentuell andel partikler som er mindre enn 1 ^um (i området mellom 72,5 og 74%) så er den prosentuelle andelen partikler som er mindre enn 0,2 ^,um desto mindre når konsentrasjonen av den ved findelingen anvendte suspensjonen er lav. Forholdet

øker fra 2,62 til 10,35. For å oppnå vandige suspensjoner av naturlig kalsiumkarbonat, hvor faststoffkonsentrasjonen er 72-76% eller mer, slik som det kreves i bestrykningspapirindust-rien og hvor 70-75% av partiklene har en finhetsgrad mindre

enn 1 ^ um, må opp til 1% eller mer av et dispergeringsmiddel (f.eks. av typen alkalisalter av polyakrylsyrer) anvendes.

Hvis på den annen side den vandige løsningen skal tørkes for at man skal oppnå pulverformig kalsiumkarbonat, så vil dette dispergeringsmiddel i alt vesentlig gå tapt.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at det i motsetning til konvensjonelle fremgangsmåter er mulig og av fordel å gjennom-føre findelingen uten dispergeringsmidler, og da f.eks. slik som nedenstående beskrevne utførelseseksempel viser.

Utførelseseksempel:

Det fremstilles en vandig suspensjon av naturlig kalsiumkarbonat (kritt eller kalkspat), som er findelt på forhånd, d.v.s. at den inneholder f.eks. 1-10 vekt-% partikler som er større enn siktestørrelse 325 (maskevidde 43 ^um) . Finhetsgraden til det på forhånd findelte stoffet er forholdsvis mindre viktig da det er tilstrekkelig med hensyn til tid eller effekt å innstille den avsluttende findelingsprosessen. Faststoffkonsentrasjonen til suspensjonen som blir gjenstand for findelingsprosessen velges slik at viskositeten uten dispergeringsmiddel og ved en forutbestemt finhet for sluttproduktet muliggjør god flyt i den med kuler arbeidende findelingsanordningen. Det velges en faststoffkonsentrasjon som er desto lavere jo høyere det ønskede forhold

er.

Faststoffkonsentrasjonen kan altså ligge mellom 25% og 60%. Denne suspensjon findeles uten dispergeringsmidler i en diskontinuerlig eller kontinuerlig arbeidende findelingsanord-ning med mikroelementer, og da ved engangs gjennomløp eller fortrinnsvis diskontinuerlig i kretsløp inntil ønsket finhet oppnås.

Et av de karakteristiske trekk ved oppfinnelsen består altså i at findelingen oppnås uten dispergeringsmidler men ved tilstrekkelig lav viskositet, d.v.s. med liten faststoffkonsentrasjon, slik at man i findelingsanordningen kan anvende maleelementer med liten diameter, hvilket er gunstig for malingsut-byttet. Det anvendes f.eks. småkuler med en gjennomsnittlig diameter på 0,4-3 mm. Man kan anvende kuler av glass, Ottawa-sand, Buzzard-Leighton-sand eller aluminiumoksyd- eller zirkonoksyd-kuler. En ulempe derved ligger imidlertid i vanskeligheten med å unngå at malekulene følger med sluttproduktet. Ifølge oppfinnelsen elimineres denne vanskelighet ved at faststoffkonsentrasjonen til suspensjonen senkes, d.v.s. at viskositeten senkes.

Etter findelingen av kalsiumkarbonatsuspensjonen uten dispergeringsmiddel filtreres produktet i en filterpresse, i et rørfilter, et dukfilter, et spaltefilter eller vakuumfilter, hvorved det oppnås en filterkaké hhv. en filterpaste som inneholder ca.

20% vann, hvilket ville være umulig å oppnå med en suspensjon som inneholdt dispergeringsmidler.

Den oppnådde filterkaké kan deretter enten tørkes eller over-føres til en suspensjon med lav viskositet ved tilsetning av et dispergeringsmiddel. I førstnevnte tilfelle skjer tørkingen på kjent måte, og man oppnår et pulverformet produkt som ikke inneholder noe dispergeringsmiddel, hvilket er en viktig fordel med hensyn til fremstillingskostnadene. I det andre tilfelle er det nok, når man vil oppnå ett i flytende form lever-ingsbart sluttprodukt, å tilsette filterkaken den nødvendige mengde dispergeringsmiddel, d.v.s. den mengde som er nødvendig for å oppnå et flytende medium med ønsket viskositet. Denne fremgangsmåte foretas i en kontinuerlig blander, snekkeskrue eller noen annen knuseanordning.

Det har vist seg at man med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for et bestemt produkt forbruker mindre dispergeringsmiddel enn når dette tilsettes i findelingstrinnet. Herved oppnås en besparing med hensyn til dispergeringsmiddel i størrelsesor-denen 20%.

De med nærværende oppfinnelse oppnådde fordeler kan sammen-fattes som følger:

1. Det oppnås produkter hvor forholdet

er, hvilket forhold ligger meget høyt, over 3,5, og d.v.s. at f.eks, 85% av partiklene er mindre enn 1 ^um og 10% eller mindre av partiklene er mindre enn 0,2 ^im, hvilket med de hittil kjente fremgangsmåter har vært umulig å oppnå med naturlig kalsiumkarbonat.

2. Det fåes pulverformet produkt uten dispergeringsmiddel.

3. Det oppnås konsentrerte suspenjoner med en konsentrasjon på 70-80 vekt-% eller mer med en minimal mengde dispergeringsmiddel.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av mineralske fyllstoffer, og da spesielt naturlig kalsiumkarbonat, ved våtfindeling, og hvorved 70-80% eller mer av partiklene er mindre enn 1 ^um, men høyst 15% av partiklene er mindre enn 0,2 ^um, karakterisert ved at findelingen foretas uten dispergeringsmiddel og ved en faststoffkonsentrasjon på under 60 vekt-%, hvoretter den findelte suspensjonen filtreres, og at den ca. 20% vannholdige filterkaken deretter tørkes eller overføres i en suspensjon med lav viskositet ved tilsetning av et dispergeringsmiddel.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes maleelementer med liten diameter, fortrinnsvis en diameter på 0,4-3 mm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at suspensjonen tilberedes med 80% eller mer faststoff.