SE441457B - Sett att framstella slamma for bestrykningsmedel for papper, kartong och liknande, innehallande kalciumsulfat som pigment - Google Patents

Description

7811215-8 10 15 20 25 30 35 nackdelar. Således nedsättes ofta bindekraften hos det använda bindemedlel.

Vidare kan dessa dispergeringsmedel i vissa fall vid användning för bestrykning av papper, som skall tryckas i offsettryck, ge orsak till en emulgering av tryck- färgen i offset-vattnet och en därav följande icke önskad toning av trycket.

Med *hänsyn till vad som ovan angivits användes vid förfarandet enligt föreliggan- de uppfinning i huvudsak ett díspergeríngsmedel som själv verkar som binde- p medel, nämligen en med karboxylgrupper substituerad polysackarid.

. Gips är ett naturligt material som finns i ett flertal länder, t ex í medelhavslän- derna. Den vanliga formen är dihydratet med sammansättningen CaSO4-2H2O.

Gips framkommer emellertid även som en avfallsprodukt vid framställning av fosforsyra och betecknas då ofta som "kemigips". Med uttrycket kalciumsulfat enligt föreliggande uppfinning avses kalciumsulfat i alla dess former, dvs såväl sulfaten som sådan som dess dihydrat och halvhydrat.

Tack vare den rikliga tillgången på gips till ett relativt lågt pris, har det sedan länge förelegat ett önskemål att utnyttja gipsen som pigment för bestryknings- smetar. Förslaget att utnyttja gips för detta ändamål har emellertid icke kunnat omsättas i praxis, uppenbarligen beroende på att man icke insett de speciella förutsättningar, som måste vara förhanden för att lyckas.

Enligt föreliggande uppfinning löses problemen genom att kalciumsulfaten utgöres av kalciumsulfatdihydrat, vilken males i närvaro av ett dispergerings- medel bestående av en med karboxylgrupper substituerad polysackarid, som tillsättes i en mängd av 0.5 - 3 vikt9ó, räknat på torr kalciumsulfat.

Enligt en särskilt fördelaktig utföringsform sker malningen i närvaro av vatten.

Vid de olika försök som utförts i samband med utvecklingen av uppfinningen har det visat sig att särskilt goda resultat erhölls vid malning med kaboximetyl- cellulosa, vanligen betecknad CMC, och då med ett material med en medelmole- kylvikt av 10.000 - 500.000, företrädesvis 20.000 -150.000. Vid användningen av CMC tillsättes denna i en mängd av 0,5 - 3 vikt96, räknat på mängden torr kalciumsulfat. 10 15 20 25 30 35 7811215-8 Gipsens partikelstorlek är väsentlig i sammanhanget. Om man således önskar framställa en bestrykningskomposition för erhållande av ett matt papper. bör gipsen ha en sådan partikelstorleksfördelning att 30 vikt% har en storlek mindre än Z/u. För bestrykningskompositioner för erhållande av ett glansigt papper bör 95 vikt% av materialet ha en partikelstorlek mindre än Z/u. ifråga om pigment för fyllnadsmedel bör kalciumsulfatens partikelstorlek vara sådan att 50 vikt9ó av materialet har en storlek mindre än 5 /u.

Partikelstorleksfördelningen enligt ovan har bestämts medelst en sedimente- ringsapparat enligt Andreasen, vilken apparat i Sverige tillhandahållas av före- taget Kebo Grave under nummerbeteckningen 111.904. Provet beredes genom att ca 10 g gipssmet utväges och tillsättes 2 ml av 1%-ig GMC-lösning, varefter smeten röres ut med ca 40 ml vatten. Provet överföres till sedimenteringsappa- raten och med pipetten uttages mängder av 10 ml enligt följande schema: 1:a provet efter 0 min 2:a provet efter 60 min 3:e provet efter 120 min 4:e provet efter 1080 min 5:e provet efter 1560 min Enligt en särskild utföringsform av sättet enligt uppfinningen tillsättes ett bindemedel, t ex latex eller stärkelse. Sådan tillsats bör lämpligen ske efter malningen.

Som ovan nämnts är en hög torrhalt av stor betydelse för ett effektivt och ekonomiskt bestrykningsmedel. Med det enligt uppfinningen valda bindemed- let/dispersionsmedlet och den utnyttjade metodiken kan man uppnå sä höga torrhalter som 60 -80 vikt% för bestrykningsmedel för erhållande av matt papper. För bestrykníngsmedel för erhållande av glansigt papper har man uppnått torrhalter av 55 - 80 vikt%.

Enligt en särskild utföringsform av sättet enligt uppfinningen utföres malningen vid förhöjd temperatur, företrädesvis vid en temperatur understigande 130°C. 10 15 20 25 30 35 7811215-8 Som även ovan har nämnts kan en vilken som helst form av kalciumsulfat använ- das enligt uppfinningen. Om man använder den s k l-cemigipsen, kan det vara aktuellt att först rena/bleka gipsen. Detta kan ske genom att behandla gipsen med ett oxiderande blekmedel, tex klor, underklorsyrlighet, hypoklorit, klordí- oxid och/eller peroxider. Sådan blekning utföres lämpligen med kalciumsulfaten i form av en uppslamning i vatten vid torhalter av högst 60 vikt9ó, företrädesvis högst 50 vikt96. Det har visat sig att blekningen medelst klor, underklorsyrlighet eller hypoklorít bör utföras vid bestämda pil-värden, nämligen 1,5 - 6, företrä- desvis 2 - 4, tex 3. Blekningen utföres under en tid av 5 min till 1 timme, företrädesvis under 20 min till 3D min. Dä det gäller blekning med klor eller klorföreningar tillsättes dessa i en mängd av 0,1 - 1%, företrädesvis 0,3 - 0,596, aktivt klor, räknat pä mängden kalciumsulfat. Kalciumsulfaten kan renas genom fraktionering, företrädesvis i cyklon, före eller efter blekningen, för avlägsnande av icke önskvärda partiklar. Efter blekningen tvättas kalciumsulfaten med vatten tex på filter eller i kolonn, för avlägsnande av klorrester, klorider och oxiderande föreningar.

Uppfinníngen skall i det följande närmare beskrivas medelst ett utföringsexempel samt med hänvisning till bifogade ritning utvisande ett blockschema över ett sätt att genomföra metoden.

Exem a) Blekning/rening av kalciumsulfat Som råmaterial enligt denna utföringsform användes avfallsgips erhållen vid tillverkning av fosforsyra. Materialet slammades upp, 1, i vatten till en torrhalt av ca 15 vikt96, pl-l-värdet för uppslamningen inställdes på ett värde understigan- de 3. Detta värde är kritiskt - vid högre pil-värden fastnar nämligen missfärgan- de föroreningar på gípspartiklarna. Gips av den typ som här kom till användning innehåller som föroreningar förutom organiskt material, grovt missfärgad gips, kalciumfluorid och silikater från tidigare processer. Om pH-värdet för uppslamningen överstiger 3 sker surgörning lämpligen medelst svavelsyra.

Den erhållna uppslamningen fraktionerades sedan i en hydrocyklon 2, varvid man tillvaratog en fraktion med en partikelstorlek av 25 - 100 /u. Partikelstor- leken bör inte understiga 25/u, då annars den i ett senare processteg följande 10 20 25 30 ~ ---_.....-_......_ __...._ ,. _ 7811215-8 avvattningen avsevärt försvåras. Fraktionen innehållande partiklar med en storlek över 100 /u utgöres delvis av mörkfärgade partiklar som till en del består av tur-malin. Râfosfaten som' utgör utgtlngsmaterialet för framställning av fosforsyra finns emellertid i många olika kvaliteter och föroreningarna kan därför vara av varierande slag.

Fraktioneringen utfördes i två steg, 3 resp 4, i det första steget avlägsnades den grövre fraktionen och i det senare den finare fraktionen och bortfördes ur processen som avfall. Genom att utföra separeringen på detta sätt är nian oberoende av de i den fosforsyrafabrik, från vilken gipsen hämtats, rådande dríftsförhållandena. Den erhållna slurryn hade en torrhalt av ca 45 viktlk..

Den tillvaratagna fraktionen blektes sedan i en kontinuerlig blekningsanlägg- ning 5 genom tillsats av klor-vatten 6. Genom denna tillsats sjönk torrsubstanshal- ten till ca 20 vikt9o. Sedan klorvattnet tillförts inställdes pil-värdet på 3 och blekningen utfördes genom omrörning i tvâ seíriekopplade tankar för att få en förlängd uppehållstid. Mängden tillfört klor uppgick till 0,5 vikt9n räknat på torr gips. Efter blekningen förtjockades slurryn till en torrsubstanshalt av ca 35 vikt96 i en sedimentationsförtjockare. l ett följande steg 'i tvättades sedan gipsen för avlägsnande av skurnäiildaiide medel, klorider, organiskt material och andra föroreningar. Tvättningen utfördes kontinuerligt medelst vatten 8 i motström i vertikalställdu rör, varvid gipsen tas ut nedtill medelst en skruv. Vid tvëttningen erhölls samtidigt en förtjockning till ca 45 viktfk torrhalt.

Filtrering av den från tvättningssteget erhållna slurryn utfördes sedan på rota-- rande vakuumfilter 9 med samtidig påspritsning av vatten för att frärnst avlägsna resterande klorider. Från filtret erhölls en ren, blekt produkt med en torrhalt av ca 76 viktfàs.

Avloppen 10 resp 11 från tvättning? resp filtreringt-l kan bortföras genren- ' samt 22. __..._-__.__....__-_ _ .. ..._.. ._ _ 7811215-8 10 15 20 25 n- f, -W .~ b) Framställníng av bestrvkningsmedel ä _ Den från a) erhållna produkten tillfördes en dispergeringsutrustning 12 under samtidig tillförsel 13 av 1.6 vikt9ó karboximetylcellulosa (CMC). räknat på torr gips, i form av en l496-ig lösning. Därefter höjas pl-l till 12 genom tillsats av natriumhydroxíd, då som i föreliggande fall, gips innesluter mindre mängder fosforsyra som frigöres vid den efterföljande malníngen. Vidare kan blandningen tillsättes konventionella glanshöjare, skumdämpare, optiska vitmedel, färgämnen och konserveringsmedel, allt efter önskemål. De olika komponenterna tillföras hlandningskärlet kontinuerligt för ”erhållande 'av en genomströmning av ca 4 m3/h. Dispergeríngen âstadkommes medelst en hastigt roterande omrörare.

Fran dispergeringssteget 12 överföras materialet kontinuerligt till en vakuum- avluftare 14 för att avlägsna innesluten luft.

Efter avluftningen maldes díspersionen í en pärlkvarn 15 vid en temperatur av ca SDÄC i ett enda steghkyldes 16 och siIades-i en sjëlvrensande sil'1'?.' Som slutprodukt 18 erhölls en lagríngsstabil slamma med en torrhalt av 71%. Produk- ten är pumpbar och kan levereras fylld på tank eller fat.

Nled kompositionen enligt uppfinningen utfördes prov med bestrykning av papper.

Som jämförelse utfördes bestrykning under samma betingelser medelst ett konventionellt bestryknirigsmedel med kaolin som pigment. Resultaten framgår av nedanstående tabell. 10 15 20 30 -1 Analys: Smetdata Torrhalt “a viskositet Brookfield 100 rpm i cP m_.ee._Pß ersflweßflk m W-. ~~ Pålägg gina Ytvíkt ' g/mz Tjocklek /um Densitet ' I kg/må Böjkraft mN Vattenabsorptíon, (Jobb CL gímï Oljeabsorption. Vanceometer s Bläckabsorption mm Färgabsørptíon, K å' N *h Ytstyrka, lGT m,/s YtråhetfBendtsen 1 kg mI/min Parker Print Surf 108 /um Porositet, Bendtsen ml/min Ljushet 'm Lumínans “b Spridningslçoefficient :nQ/kg Opacítet 96» Glans w ä, Uppfínningen är icke begränsad till de beskrivna utföringsforrrzernxa, umn kar: varieras inom uppfinningstankens ram. 58,7 1310 13,6 67,6 75 906 ],62/U,6? 33,5 )600 7,0 24,7 0,50 28 1.96 10 72.7 78.5 54.5 92,9 43.3 7s112@s-a fgilfinrïíggfexx 60.5 1480 13.5 67.5 78 868 1.521'U.6ï 21.8 >6Uh 34.4 0,51 34 2,22 24 74,8 79.9 543,5- 92,8 42.7

Claims (10)

7811215-8 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Sätt att framställa slamma för bestrykningsmedel för papper, kartong och liknande, innehållande kalciumsulfat som pigment. k ä n n e t e c k n a t därav, att kalciumsulfaten utgöres av kalciumsulfatdihydrat, vilken males i närvaro av ett dispergeringsmedel bestående av en med karboxylgrupper substituerad polysackarid, som tillsättes i en mängd av 0,5 ~ 3 vikt9o, räknat på mängden torr kaiciumsulfat.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att malningen sker i närvaro av vatten.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den med karboxyl- grupper substituerade polysackariden utgöres av karboximetylcellulosa.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att karboxímetylcellulo- sans medelmolekylvikt uppgår till 10.000 - 500.000, företrädesvis 20.000 450.000. '

5. Sätt enligt krav 1 för framställning av ett bestrykningsmedel för erhållan- de av ett matt papper, k ä n n e t e c k n a t därav, att kalciumsulfaten har en sådan partikelstorleksfördelning efter malningen att 30 viktik, har en partikel- storlek mindre än 2 /u.

6. Sätt enligt krav 1 för framställning av ett bestrykningsrnedel för erhållan- de av ett glansigt papper, k ä n n e t e c k n a t därav. att 95 vikt96 har en partikelstorlek mindre än 2 /u efter malningen.

7. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett bindemedel, tex latex eller stärkelse, tillsättes, företrädesvis efter malningen.

8. Sätt enligt kraven 2 och 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att torrhiilteii uppgår till 60 - 80 vikt9o. 10 7811215-8

9. Sätt enligt kraven 2 och 6. k ä n n e t e c k n e t därav. att torrhalten uppgår til] 55 - 80 viktflb.

10. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav. att malníngen utföres vid förhöjd temperatur, företrädesvis vid en temperatur understigande 130°C.