RU2283390C1 - Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper - Google Patents
Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2283390C1 RU2283390C1 RU2005103754/12A RU2005103754A RU2283390C1 RU 2283390 C1 RU2283390 C1 RU 2283390C1 RU 2005103754/12 A RU2005103754/12 A RU 2005103754/12A RU 2005103754 A RU2005103754 A RU 2005103754A RU 2283390 C1 RU2283390 C1 RU 2283390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pigment
- paper
- cardboard
- production
- manufacture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству пигментов, а также к технологии изготовления бумаги с наполнителем, а также мелованных видов бумаги и картона.The invention relates to the production of pigments, as well as to the technology of manufacturing paper with filler, as well as coated types of paper and cardboard.
В настоящее время в производстве бумаги и картона большое внимание уделяется разработке пигментов, позволяющих улучшить оптические и механические характеристики бумаг с наполнителем, а также покрытий на мелованных видах бумаги и картона. Разрабатываются также технологии, обеспечивающие возможность централизованного получения пигментов в виде порошка с последующим их использованием в различных производствах.Currently, in the production of paper and paperboard, much attention is paid to the development of pigments that can improve the optical and mechanical characteristics of filled papers, as well as coatings on coated types of paper and paperboard. Technologies are also being developed that enable centralized production of pigments in the form of powder with their subsequent use in various industries.
Известен способ получения белого пигмента путем обработки водной дисперсии гидроксида кальция сульфатом алюминия при их стехнометрическом соотношении с получением сульфоалюмината кальция - сатинвейса (пат. США №3615768, Н.кл. 106-306, 1971 г.).There is a method of producing white pigment by treating an aqueous dispersion of calcium hydroxide with aluminum sulfate at a stoichiometric ratio to produce calcium sulfoaluminate - satinweiss (US Pat. No. 3615768, N.cl. 106-306, 1971).
Однако полученная по этому способу дисперсия не подлежит высушиванию, поскольку пигмент при высушивании даже в мягких условиях теряет свои оптические и механические свойства вследствие образования сцементированных агрегатов.However, the dispersion obtained by this method cannot be dried, because the pigment, when dried, even under mild conditions, loses its optical and mechanical properties due to the formation of cemented aggregates.
Ближайшим аналогом предлагаемого способа получения пигмента является способ получения пигмента для изготовления бумаги и картона, заключающийся в приготовлении водной суспензии сульфоалюмината кальция (сатинвейса) путем обработки гидроксида кальция сульфатом алюминия, добавления к этой дисперсии природного неорганического компонента - каолина и удаления воды высушиванием, предпочтительно распылением, с получением порошки пигмента - механической смеси сатинвейса и каолина при содержании сатинвейса 10-30% в массе смеси. Порошок затем редиспергируют в воде при подготовке меловальных композиций.The closest analogue of the proposed method for producing pigment is a method for producing pigment for the manufacture of paper and paperboard, which consists in preparing an aqueous suspension of calcium sulfoaluminate (satinweiss) by treating calcium hydroxide with aluminum sulfate, adding a natural inorganic component kaolin to this dispersion and removing water by drying, preferably by spraying, to obtain pigment powders - a mechanical mixture of satinweiss and kaolin with a satinweiss content of 10-30% by weight of the mixture. The powder is then redispersed in water to prepare coating compositions.
В известном способе не предусматривается возможность модифицирования пигмента связующим и/или красителем в процессе редиспергирования порошка (см. US №3876443 А, Н. Кл. 106-306, МПК 7 С 09 С 1/02, опубл. 08.04.1975).The known method does not provide for the possibility of modifying the pigment with a binder and / or dye in the process of redispersing the powder (see US No. 3876443 A, N. Cl. 106-306, IPC 7 C 09 C 1/02, publ. 08.04.1975).
Новым положительным результатом при использовании предлагаемого изобретения является придание пигменту новых свойств благодаря модифицированию связующим и/или красителем, что дает возможность расширить область его применения при изготовлении различных видов бумаги и картона - введение пигмента не только в покрытие, но и в бумажную массу.A new positive result when using the present invention is to give the pigment new properties by modifying with a binder and / or dye, which makes it possible to expand its field of application in the manufacture of various types of paper and cardboard - the introduction of pigment not only in the coating, but also in the paper pulp.
Поставленный положительный эффект достигается тем, что в предлагаемом способе получения пигмента для изготовления бумаги и картона, включающем смешение гидроксида кальция, сульфата алюминия и природного неорганического компонента при диспергировании в воде, высушивание полученного продукта и получение порошка и дополнительное его диспергирования в воде, в качестве природного неорганического компонента используют карбонат кальция, при этом сначала готовят при перемешивании смесь гидроксида кальция с карбонатом кальция при соотношении указанных компонентов соответственно от 1,0:2,2 до 1,0:12,9, после чего к полученной дисперсии смеси постепенно добавляют сульфат алюминия при соотношении последнего к общей массе гидроксида кальция и карбоната кальция от 1,0:0,85 до 1,0:4,30, затем температуру смеси повышают до 80-85°С и полученную реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение 90-180 минут с образованием дисперсии пигмента с содержанием сухих веществ 20-35%, а дополнительное диспергирование порошка проводят в воде, содержащей водорастворимый краситель и/или связующее, выбранное из группы, содержащей крахмал и поливиниловый спирт (ПВС) при содержании в ней красителя 0,2-0,6% от массы сухих веществ пигмента и связующего 1,0-4,0% от массы сухих веществ пигмента.The positive effect is achieved in that in the proposed method for producing pigment for the manufacture of paper and paperboard, comprising mixing calcium hydroxide, aluminum sulfate and a natural inorganic component when dispersed in water, drying the resulting product and obtaining a powder and its additional dispersion in water, as natural inorganic component using calcium carbonate, while first preparing with stirring a mixture of calcium hydroxide with calcium carbonate at a ratio These components are, respectively, from 1.0: 2.2 to 1.0: 12.9, after which aluminum sulfate is gradually added to the resulting dispersion of the mixture with a ratio of the latter to the total weight of calcium hydroxide and calcium carbonate from 1.0: 0.85 to 1.0: 4.30, then the temperature of the mixture is increased to 80-85 ° C and the resulting reaction mixture is kept under stirring for 90-180 minutes to form a pigment dispersion with a solids content of 20-35%, and an additional dispersion of the powder is carried out in water containing a water-soluble dye and / or binder, select one of the group containing starch and polyvinyl alcohol (PVA) with a dye content of 0.2-0.6% by weight of pigment solids and a binder of 1.0-4.0% by weight of pigment solids.
Способ осуществляют следующим образом. В реактор-смеситель, снабженный скоростной мешалкой и устройством для подогрева, например, паровой рубашкой, подают заданное количество воды, затем при интенсивном перемешивании постепенно подают в виде порошка или дисперсий заданные количества гидрооксида кальция и карбоната кальция, дисперсию перемешивают 5-10 минут и к полученной дисперсии постепенно добавляют нужное количество раствора сульфата алюминия, содержащего заданное количество сульфата алюминия в виде Al2(SO4)3·18H2O. После завершения подачи раствора сульфата алюминия температуру смеси в реакторе повышают до 80-85°С и смесь при этой температуре и при интенсивном перемешивании выдерживают 90-180 минут. Получают дисперсию пигмента с содержанием сухих веществ 20-35%, которую высушивают в слое при температуре 50-75°С с последующим измельчением в порошок или же высушивают распылением.The method is as follows. A predetermined amount of water is supplied to a mixer reactor equipped with a high-speed stirrer and a heating device, for example, a steam jacket, then, with vigorous stirring, predetermined quantities of calcium hydroxide and calcium carbonate are gradually fed in the form of powder or dispersions, the dispersion is mixed for 5-10 minutes and the resulting dispersion is gradually added the right amount of aluminum sulfate solution containing a predetermined amount of aluminum sulfate in the form of Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O. After completion of the supply of aluminum sulfate solution The temperature of the mixture in the reactor is increased to 80-85 ° C and the mixture at this temperature and with vigorous stirring can withstand 90-180 minutes. A pigment dispersion is obtained with a solids content of 20-35%, which is dried in a layer at a temperature of 50-75 ° C, followed by grinding to a powder or dried by spraying.
Перед использованием пигмента заданное его количество редиспергируют в определенном объеме воды, содержащей заданные количества растворенного красителя и/или связующего - крахмала или ПВС - при интенсивном перемешивании и постепенной подаче порошка пигмента. Перемешивание продолжают 30-40 минут. В итоге получают дисперсию модифицированного красителем и/или связующим пигмента с концентрацией сухих веществ 30-40%.Before using the pigment, a predetermined amount thereof is redispersed in a certain volume of water containing predetermined amounts of dissolved dye and / or a binder — starch or PVA — with vigorous stirring and gradual feeding of the pigment powder. Stirring is continued for 30-40 minutes. The result is a dispersion of a pigment modified with a dye and / or binder with a solids concentration of 30-40%.
Физико-химические процессы при получении пигмента можно представить следующим образом.Physico-chemical processes in the preparation of pigment can be represented as follows.
При интенсивном перемешивании в водной среде сульфата алюминия, гидроксида кальция и карбоната кальция в системе протекают две реакции: реакция взаимодействия сульфата алюминия с гидроксидом кальция, проходящая с очень высокой скоростью, а также медленная реакция взаимодействия сульфата алюминия с карбонатом кальция, скорость которой существенно увеличивается с повышением температуры. Соответственно, гидроксид кальция в этой системе в самом начале процесса полностью реагирует с сульфатом алюминия с образованием соответствующего количества сульфоалюмината кальция - сатинвейса.With vigorous stirring in an aqueous medium of aluminum sulfate, calcium hydroxide and calcium carbonate, two reactions occur in the system: the reaction of aluminum sulfate with calcium hydroxide, which proceeds at a very high speed, and the slow reaction of the interaction of aluminum sulfate with calcium carbonate, the rate of which increases significantly with an increase in temperature. Accordingly, the calcium hydroxide in this system at the very beginning of the process completely reacts with aluminum sulfate to form the corresponding amount of calcium sulfoaluminate - satinweiss.
В реакции сульфата алюминия с карбонатом кальция при избытке последнего в реакционной смеси сульфат алюминия в конечном итоге расходуется полностью. В результате этой реакции образуется белый пигмент, по некоторым характеристикам аналогичный сатинвейсу. Он, например, обладает высокой белизной, высокой устойчивостью в системах с кислыми значениями рН, имеет размеры частиц в диапазоне не более 2 мкм, обладает способностью к модификации красителем и/или связующим. Эти характеристики улучшаются при повышении степени преобразования карбоната кальция в его реакции с сульфатом алюминия.In the reaction of aluminum sulfate with calcium carbonate with an excess of the latter in the reaction mixture, aluminum sulfate is ultimately completely consumed. As a result of this reaction, a white pigment is formed, which according to some characteristics is similar to satinweiss. For example, it has high whiteness, high stability in systems with acidic pH values, has particle sizes in the range of not more than 2 microns, and has the ability to modify dye and / or binder. These characteristics are improved by increasing the degree of conversion of calcium carbonate in its reaction with aluminum sulfate.
Кроме того, продукт реакции карбоната кальция с сульфатом алюминия, высушенный в слое, легко измельчается в порошок с размерами частиц менее 2 мкм и вновь редиспергируется в воде с получением низковязких дисперсий с концентрацией пигмента до 40% по сухим веществам.In addition, the product of the reaction of calcium carbonate with aluminum sulfate, dried in a layer, is easily pulverized with a particle size of less than 2 microns and redispersed in water again to obtain low-viscosity dispersions with a pigment concentration of up to 40% on a dry matter basis.
При совместном получении сатинвейса и преобразованного карбоната кальция пигмент также легко измельчается при доле сатинвейса в его составе до 45%. Порошок хорошо диспергируется с сохранением характеристик пигмента.With the joint production of satinweiss and converted calcium carbonate, the pigment is also easily crushed with a proportion of satinweiss in its composition up to 45%. The powder disperses well while maintaining the characteristics of the pigment.
Процесс получения пигмента по данному предложению предпочтительно вести при температуре реакционной смеси 80-85°С.The process of obtaining pigment according to this proposal is preferably carried out at a temperature of the reaction mixture of 80-85 ° C.
Для получения пигментов с более высокой степенью преобразования карбоната кальция необходимо более длительный процесс. Максимальная степень преобразования карбоната кальция (100%) достигается при расходе сульфата алюминия 1,112 мас. частей на 1 мас. часть карбоната кальция, то есть при стехиометрическом расходе компонентов в реакции карбоната кальция с сульфатом алюминия до полного прекращения выделения CO2.A longer process is necessary to obtain pigments with a higher degree of conversion of calcium carbonate. The maximum degree of conversion of calcium carbonate (100%) is achieved when the consumption of aluminum sulfate 1,112 wt. parts per 1 wt. part of calcium carbonate, that is, with a stoichiometric consumption of components in the reaction of calcium carbonate with aluminum sulfate until the complete release of CO 2 .
Способность частиц пигмента удерживать в своих гидратных оболочках такие вещества, как крахмал, ПВС, водорастворимые красители, обусловлена, видимо, сильным полярным взаимодействием пигмента с молекулами воды и соответствующим структурированием значительного по объему водного слоя в гидратных оболочках вокруг частиц пигмента не только в момент их образования в соответствующих реакциях, но также при редиспергировании порошка в воде. В дисперсиях пигмента с концентрацией сухих веществ 20% и выше при среднем размере частиц пигмента порядка 1 мкм вся водная фаза находится в структурированном состоянии. Даже при многократном разбавлении такой системы и интенсивном перемешивании водные структурированные оболочки частиц не размываются. И если вода в процессе редиспергирования в ней порошка пигмента содержит в растворенном состоянии какие-либо вещества, эти вещества оказываются в "связанном" частицами пигмента состоянии.The ability of pigment particles to retain substances such as starch, PVA, water-soluble dyes in their hydration shells is apparently due to the strong polar interaction of the pigment with water molecules and the corresponding structuring of a significant aqueous layer in the hydration shells around the pigment particles not only at the time of their formation in appropriate reactions, but also when redispersing the powder in water. In pigment dispersions with a solids concentration of 20% or higher with an average pigment particle size of about 1 μm, the entire aqueous phase is in a structured state. Even with repeated dilution of such a system and vigorous stirring, the aqueous structured shells of the particles do not erode. And if water in the process of redispersing the pigment powder in it contains any substances in the dissolved state, these substances are in a state “bound” by the pigment particles.
Условия проведения процесса по предлагаемому способу даны в таблице 1, характеристики образцов по этим примерам - в таблице 2.The process conditions for the proposed method are given in table 1, the characteristics of the samples for these examples are in table 2.
Пигменты высушивают при 75°С в слое, измельчение кусочков проводят в фарфоровой ступке.The pigments are dried at 75 ° C in a layer, the pieces are crushed in a porcelain mortar.
В порошках определяют наличие или отсутствие сцементированных агломератов. Во всех образцах по примерам согласно предлагаемому изобретению порошки не содержат сцементированных агломератов.In powders, the presence or absence of cemented agglomerates is determined. In all samples according to the examples according to the invention, the powders do not contain cemented agglomerates.
В качестве характеристики модифицированных пигментов используют степень удержания пигментом красителя и/или связующего, которую определяют следующим образом.As a characteristic of the modified pigments, the retention of the dye and / or binder by the pigment is used, which is determined as follows.
Определенное количество полученной дисперсии модифицированного пигмента смешивают на скоростной мешалке с определенным количеством воды. Разбавленную дисперсию выдерживают в покое до расслаивания. Нижний слой - свободно плавающий осадок дисперсии, а верхний - прозрачный, не содержащий взвеси водный слой. В этом слое определяют содержание связующего и/или красителя. Затем пересчетом на массу сухих веществ пигмента во взятой на разбавление навеске дисперсии определяют количества связующего и/или красителя как связанных с пигментом, так и находящихся в водной фазе дисперсии. Степень удержания пигментом связующего и/или красителя при многократном разбавлении дисперсии водой выражают в % от поданных в систему в процессе приготовления модифицированного пигмента количеств связующего и/или красителя.A certain amount of the obtained dispersion of the modified pigment is mixed on a high-speed mixer with a certain amount of water. The diluted dispersion is kept at rest until delamination. The lower layer is a free-floating sediment of the dispersion, and the upper layer is a transparent, suspension-free aqueous layer. In this layer, the content of the binder and / or dye is determined. Then, based on the dry weight of the pigment in the dilution sample taken for dilution, the quantities of binder and / or dye are determined both related to the pigment and in the aqueous phase of the dispersion. The degree of retention of the binder and / or dye by the pigment upon repeated dilution of the dispersion with water is expressed in% of the amounts of the binder and / or dye fed into the system during the preparation of the modified pigment.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать пигменты, модифицированные связующим и окрашенные в любой цвет, при сохранении механических и физико-химических свойств пигмента и обеспечивает расширение области их применения.Thus, the proposed method allows to obtain pigments modified with a binder and painted in any color, while maintaining the mechanical and physico-chemical properties of the pigment and provides an extension of their field of application.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005103754/12A RU2283390C1 (en) | 2005-02-15 | 2005-02-15 | Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005103754/12A RU2283390C1 (en) | 2005-02-15 | 2005-02-15 | Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2283390C1 true RU2283390C1 (en) | 2006-09-10 |
Family
ID=37112919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005103754/12A RU2283390C1 (en) | 2005-02-15 | 2005-02-15 | Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2283390C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445416C2 (en) * | 2007-07-16 | 2012-03-20 | Акцо Нобель Н.В. | Composition of filler |
| RU2595691C2 (en) * | 2014-11-12 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of producing dye with starch component |
-
2005
- 2005-02-15 RU RU2005103754/12A patent/RU2283390C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445416C2 (en) * | 2007-07-16 | 2012-03-20 | Акцо Нобель Н.В. | Composition of filler |
| RU2595691C2 (en) * | 2014-11-12 | 2016-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method of producing dye with starch component |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5116418A (en) | Process for making structural aggregate pigments | |
| US5279663A (en) | Low-refractive-index aggregate pigments products | |
| TWI479064B (en) | Hydrophobised calcium carbonate particles | |
| AU2005301350B2 (en) | Pigment composition in the form of aqueous dispersion | |
| JP5341518B2 (en) | Manufacturing method of paper coating liquid and coated paper coated with paper coating liquid obtained by the method | |
| CA2717820C (en) | Aggregates of calcium carbonate and pigment, its method of manufacture and its use | |
| US5827363A (en) | Structure precipitated silicates and silicas, production and use in ink jet printing | |
| CA2845005C (en) | Self-binding pigment hybrid | |
| JPH09202617A (en) | Paper coating pigment, its production and use thereof | |
| MX2008015688A (en) | Composites of inorganic and/or organic microparticles and nano-calcium carbonate particles. | |
| KR19990087473A (en) | Pigment particles coated with precipitated calcium carbonate and preparation method thereof | |
| DE102007059681A1 (en) | Composites of inorganic microparticles with a phosphated surface and nano alkaline earth carbonate particles | |
| FI77464B (en) | TITANDIOXIDSLAM OCH DESS FRAMSTAELLNINGSFOERFARANDE. | |
| JPS621757A (en) | Bulky pigment and its production | |
| CN101318682A (en) | Stephanoporate calcium carbonate, preparing method and application thereof | |
| RU2283390C1 (en) | Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper | |
| TW201704153A (en) | Process for increasing opacity of precipitated calcium carbonate | |
| AU649221B2 (en) | Structural aggregate pigments | |
| FI96627C (en) | Pigment for paper coating | |
| JPH0818828B2 (en) | Method for producing agglomerated calcium carbonate | |
| CA2881705C (en) | Cationic polyoxometalate-coated alumina trihydrate dispersants | |
| RU2283393C1 (en) | Method of production of the pigment for manufacture of the cardboard and paper | |
| RU2283391C1 (en) | Method of production of the composite pigment for manufacture of the cardboard and paper | |
| RU2274693C1 (en) | Method of preparing pigment for manufacturing paper and cardboard | |
| US3817768A (en) | Method of preparing aqueous dispersions of fortified rosin. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100216 |