SE460672B - Gipsslam, som aer pumpbart vid hoeg fastaemneshalt - Google Patents

Description

460 672 10 15 20 25 30 35 i 2 dåliga ljushet papperet fâr. Man har nämligen konsta- terat att då man som bestrykningsmedel för papper an- vänder på detta sätt framställt gipspigmentslam, blir det bestrukna papperets ljushet ungefär lika låg som då man använder kaolin, fastän gipsens ljushet i och för sig överstiger kaolinets ljushet. Ett problem är dessutom att slammets uppvärmning under malningen för- orsakar en kraftig ökning av viskositeten)varvid mal- ningen försvåras och den erhållna produkten är mycket tixotropisk och besvärlig att bearbeta med vanliga anordningar för slambearbetning.

Föreliggande uppfinning avser ett gipsslam vari de ovan- nämnda nackdelarna till en stor del har kunnat elimi- neras på ett enkelt sätt. Det har nämligen överraskande visat sig att då man i stället för CMC använder två olika polymerer, av vilka den första 'utgöres av CMC,'och den andra av en polysackarid eller ett annat polysackaridderivat eller en annorlunda polymer, såsom polyvinylalkohol eller polyalkylenglykol, klarar man sig med en betydligt mindre mängd dispergeringsmedel. A Gipsslammet enligt uppfinningen kan framställas genom att dispergera gips som är mahi till önskvärd partikel- storlek och -form med de i patentkraven upptagna disper- geringsmedlen. Gipsen kan härvid malas antingeni.vått eller torrttillstárxd; Ettannat sätt är- att av grov gips framställa smidigt gipsslam enligt uppfinningen och mala detta genom att använda torrmalning till önskad slutlig finhetsgrad, som beror på slammets användningsändamâl. Användnings- ändamâlet kan t.ex. vara_9uífyUnaà¶æfleleller bestryknings- pigment för papper, sundädlnadsmflelför mâlarfärg eller lim eller sankuqxmentimurbruk eller spackel.

Effekten av de vid dispergering av pigment och fyllnads- "m" = _ i 10 15 20 25 30 460 672 medel vanligen använda polyfosfaterna och polyakrylaterna baserar sig på att man med hjälp av dessa åstadkommer en negativ laddning för de partiklar söm skall dispergeras.

Ju större ifrågavarande laddning är desto mera försöker partiklarna repellera varandra)p.g.a. att de har en likadan elladdning¿och desto stabilare är dispersionen.

CMC är endast svagt anjonisk. Dess effekt som disper- geringsmedel tros bero på att den bildar ett skyddskikt som hindrar dispergerade partiklar från att kollidera och flockulera (sterisk stabilisering).

Då man använde ChC på känt sätt/som dispergeringsmedel/ vid malning av gips behövdes minst l,5 % CMC av gips- mängden för attettfmlningsresultateri '85 % under 2Ium skulle ha kunnat uppnås vid hög fastämneshalt. Då man ej var säker på funktionsdugligheten av den vid mal- ningen använda CMC som vattenupptagande medel för be- strykningspasta till vilket ändamål den vanligen an- vändas, igângsattes undersökningar för att finna ett billigare alternativ. Vid experimenten fann man över- raskande att då man använde stärkelse, t.ex. av oxiderad potatisstärkelse framställd fosforsyraester, blev den malda gipsens viskositet lägre än då man använde CMC.

Den i experimenten använda omalda fosforgipsen dis- pergeredes emellertid bättre med hjälp ev cmc, som det behövdes högst 0,5 % av, till slam som är pumpbart. Då man fortsatte ekperimenten fann man överraskande att förutom denna lilla CMC-mängd kunde flera andra olika polymera föreningar användas, varvid det önskade slammet erhölls med hjälp av billigare tillsatsämnen eller mindre doseringsmängder. Dylika andra polymera föreningar var bl.a.: 10 15 20 25 30 V*'“'f"1'!'1"'2f2'“':fj'rj~e-;~,-¿~fi_< .f _ /.,...._ ,__ ,*___4_ ___ ' ' v * ' ' ' = ' ' "Ff;'»^=^**:="'^"=“'~fr-', i f-w, _f~f»~»-_-wav...,.....--l,.,.,,,.a.

I 460 672 - stärkelsebaserade polymerer, såsom genom oxidering eller enzymatiskt depolymeriserad stärkelse eller dextrin eller en ester eller eter av depolymeriserad stärkelse _ ' - dextran (en polysackarid framställd genom att poly- merisera socker) - polyvinylalkohol - polyalkylenglykol (=polyalkylenoxid) och - karboximetylcellulosa, vars polymerisationsgrad av- viker från ovannämnda CMC:s polymerisationsgrad Kombinationen av två olika CMC visade sig vara funktions- duglig, speciellt vid förhöjd temperatur. Uppfinningens gipsslam erhålles genom att använda 0,2 - 2 % (av gipsens vikt) polymerkombinationer om man önskar en finhetsgrad cirka 35 3 under 2/um för papperets bestrykningspigment, annars även ännu mindre. 4 § I.

Förutom tillsatsåmnena enligt uppfinningen kan man härvid tillsätta även latcxbindemedel som möjligen behövs i pastan.

Förhållandet mellan polymererna i uppfinningens poly- merkombination kan variera inom intervallet cirka 0,2:l till l:0,2.

Uppfinningen beskrivs närmare med följande exempel.

Viskositetsmätningarna har utförts vid det optimala Å pH-värdet för varje kombination. Man fann detta pH š mycket varierande beroende på utgângsgipsens kvalitet * och var iude olika exemplen mellan 7 och 10,5. 10 15 2C _25 30 Agipsens vikt hade en partikelstorlek under 2/um. Gipsen -fm _"“"_Wï” '"Ã"_'""."'T'*' '“ »--í='?““.-_'“*7fr~r~~v\--,f-e-wwq-»-~-1 -~ ».-«».,-».¿~.s.. 4eo e72 Exemgel l Renad fosforgips mahåes malningsdelar i vattenslam utan dišpergeringsmedel till en finhetsgrad på 80 % under 21mm. Härvid erhölls gips- slam vars fastämneshalt var 57 % och viskositet 4500 cP (Brookfield, 100 r/min). 2 i en kvarn försedd med mikro- Gipsslammet dispergerades genom att använda allt större mängder karboximetylcellulosa (medelpolymerisations- grad cirka 200) och oxideradlivanmmttailöslig potatis- stärkelse. Av den sistnämnda framställdes en 20 %-ig lösning genom att höja temperaturen SVOC/min till 90 OC och fortsätta uppvärmningen ännu 15 minuter. Resultaten framgår av figur l. Då man använde en l:l blandning av oxiderad stärkelse (medelmolykylvikt cirka 200 000) och karboximetylcellulosa erhölls ett bättre resultat än då man använde vardera skilt för sig. Då man använde stärkelse erhölls ett något bättre resultat än då man använde karboximetylcellulosa. Man testade skilt för sig en lâgmolekylär stärkelses (medelmolekylvikt under 100000) egenskaper. Resultatet var bättre än då man använde förutnämnda stärkelsesort och motsvarande praktiskt taget den undre kurvan i figur l.

Exemgel 2 Renad fosforgips som ej innehöll dispergeringsmedel maldes i en kvarn försedd med mikromalningsdelar till slam med möjligast hög fastämneshalt, vari 80 % av dispergerades genom att använda karboximetylcellulosa, stärkelsefosfat eller en blandning av dessa. Man er- höll de i tabell l framförda resultaten, 10 15 20 25 30 35 460 672 Inverkan av karboximetylcellulosa, stärkelsefosfat och en blandning av dessa pâ gipspigmentslammets viskositet och tillstånd; Tabell l Dispergerings- Mängd i % Viskositet, cP Slannets nedel av gipsens (Brookfield) tillstànd vikt 50 rfinha 100 r/min - - 12 000 6 900 nästan jämn ' dispersion xarmmetyl- 1 s 900 4 loo jam cellulosa dispersion Stärkelsefbsfat l l 200 l 100 flockulerat slam Kaflæmhmmyb- l cellulosa jämn 450 450 dis inn Stäflflflsefiosfiuz l f ~ Karboximetyl- 2 4 300 2 700 jämn cellulosa dispersion Stärkelsefosfat 2 850 850 flockulerat _ slan Då man använde stärkelsefosfat erhölls lägre viskositet än då man använde karboximetylcellulosa. Den lägsta viskositeten erhölls med en blandning av stärkelse- fosfat och karboximetylcellulosa. Då man använde stärkelsefosfat bildades flockurerat gipsslam i mot- sats till vad som var fallet då man använde karboxi- metylcellulosa. Dâ man använde en blandning av karboxi- metylcellulosa och stärkelsefosfat kunde flockuleringen undvikas.

Exemgel 3 Renad omalds fosfamflps dispergerades vid en fastämnes- ilhalt pâ_68 % genom att använda karboximetylcellulosa 10 15 20 25 30 460 672 och stärkelsefosfat. Dispergeringsresultatet.uppskattades förutom med viskositetsmätningar även med sk. flutenhets- test. Den sistnämnda testen utfördes genom att med det dispergerade gipsslammet fylla en ring (diameter 33 mm, höjd 31 mm), som lyftes lodrätt uppåt från underlaget.

Medelbredden på den kaka som gipsslammet bildat mättes.

Stor bredd innebär alltsa god flutenhet. Testresultaten framgår av tabell 2.

Tabell 2 _ Resultat av dispergeringstester med omald fosforgips 35 Dispergerings- Mängd i % viskositet) cP Utbrednings- nedel av gipsens (Brookfield mått vikt 100 rhnnü mn Karboximetyl- 1,5 % 1 700 136 celhflosa Stärkelsefosfat 1,5 % l 400 55 Stärkelsefosfatens l,S % l 300 138 uflxkaflmndnetyb- cellulosans 2:1 -bhærháng Då mätningarna utfördes med Brookfield-viskosimetern erhölls för stärkelsefosfat ett bättre resultat än för karboximetylcellulosa. En brist är emellertid det låga utbredningsmåttet, som betyder att bearbetbarheten är dålig. Då man använde blandningen eliminerades denna brist.

Exemgel 4 Man gjorde en liknande test som i föregående exempel med ett annat omalt gipsprov, vars fastämneshalt även var 68 %. Vid dispergeringen användes karboximetylcellu- losa och sådan oxiderad potatisstärkelsesort (medel4 flmolekylvikt cirka 100000) som levereras till försäljning 10 15 20 25 ,30 3S,w 460 '672 som en färdig lösning innehållande stabiliseringsmedel.V Resultaten framgår av tabell 3.

Tabell 3 Resultat av dispergeringstester med omald fosforgips Dispergerings- Mängd i % viskositet, cP Utbrednings- cellulosa av gipsens (Brookfield mått vikt 100 rhnhü mm \ Karboxinetyl- 1,5 % 280 147 cellulosa xarmnmnyl- 1,5 s 2.90 143 Celhflosa + 0 oxiderad stärkelse ,” 2:1 5 Karboximetyl- 1,5 % 240 145 cellulosa + oxkkazd stärkehxz _ 1:2 Oxiderad stärkelse 1,5 % 700 87 Bxemgel 5 Maldf gips, vari 80 % hade partikelstorleken under 2 ßmx Q och vars fukthalt inställts på nivån 31 %, dispergerades I I genom att använda 0,27 % CMC (medelpolymerisationsgrad cirka 200) och 0,08 % aextrin* samt 0,1 % polyakrylat- dispergeringsmedel och 0,15 % natriumhexametafosfat av mängden torr gips. Gipsslam med viskositeten 2300 cP erhölls. Samma test upprepades genom att lämna bort dextrin och i stället använda 0,35 % CMC av mängden gips. Härvid uppmättes viskositeten till cirka 9000 cP. * à handelskvalitet med medelviskositet Exemnel 6 iMan gjorde dispergeringstesten enligt exempel 5 genom 10 15 20' 25 30 359. f, 4. .« 9460 672 att använda 0,27 % CMC vars nedelpolymerisationsgrad var cirka 200 och 0,08 % CMC vars medelpolymerisations- grad var cirka 300. Viskositeten vid pH 8,6 uppmättes 6111 9900 CP. ' Exempel 2 Man dispergerade olika finmalda gipser genom att använda 0,2 % natriumhexametafosfat och 0,1 % polyakrylatdisper- geringsmedel räknat på mängden torrgips. CMC tillsattes dispergatorn i allt större mängder och viskositeten upp- mättes. Medelpolymerisationsgraderna för de i testerna använda CMC-sorterna var cirka 200 för CMC 1 och cirka 300 för CMC 2. Resultaten framgår av tabell 4.

Tabell 4 A Resultat av dispergeringstester med finmald gips från två olika gipsprover (Brookfield 100 r/min; cP) Mängd CMC i % Gips 1, fast ämne 540% Gips 2, fast ämne 619% av gipsens (c. 85 % < 2,10), 30 C (c. 85 % < 2,u), 40 C vik: cm 1 o4c1/o4c2=4=1 cm 1 o~1c1/o~r:2=4=1 0 , 7100 7100 ' 9400 _ 9400 0,1' _1999 _1953 6000 9999 '0,2 1900 4 1600 gagn 4500 0,3 2200 _1399 5000 5000 0,4 -2300 1500 6500. 5400 0,5 I 2800 1600 6600 5300 Exempel 8 fcips maldes via 54 9 fastämneshait 6111 finnecsgraaen 85_% under Zfum. Denna gips dispergerades genom att soma dispergeringsmedel använda CMC (medelpolymerisations- grad cirka 200) i allt större mängder eller först 0,15 % 460 672 ' 0 É 10 15 20 25 A20 350 "ämneshalten var härvid 68 %. = förelsetesten var i fall a) under hälften och i fallen pExempel 10 Av gipsslammen i exempel 8 framställdes bestryknings- rpastor för papper genom att tillsätta 9 viktdelar~ -_styrenbutadienlatex som bindemedel (räknat som torr- substans) per 100 delar bestrykningspigment räknat som torr och för att förbättra pastornas vatten retension H, 10 dextran (M cirka 2 x 106) av gipsens mängd och sedan allt större mängder CMC. Det i figur 2 framförda dis- pergeringsresultatet erhölls. En ökning av dextranets andel försämrade dispergeringsresultatet.

Exempel 9 Gips maldes i en kvarn försedd med mikromalningsdelar genom att som dispergeringsmedel använda 1,5 ” SMC (medelpolymerisationsgrad cirka 200) och 0,2 % poly- akrylatdispergeringsmedel vid möjligast hög fastämnes- halt till finhetsgraden cirka 85 % under 2/pm. Fast- Vid samma fastämneshalt och till samma partikelstorlek malfies gips genom att använda 0,2 % polyakrylatdis- pergeringsmedel och därtill vid de olika malnings- _ gångerna följande polymerkombinationer enligt upp- finningen. a) 0,S'% CMC (medelpolymerisationsgrad cirka 200) och 0,2 % dextrin (handelskvalitet med medelviskositet), b) 0,5 % CMC och 0,5 % polyetylenglykol (M cirka 400), c) 0,5 % CMC och 0,5 % polyvinylalkohol (medelmolekyl- vikt soo-soo). I Malningen var lätt att utföra på önskat sätt, fastän mängden dispergeringsmedel jämfört med mängden i jäm- b) och c) tvâfemtedelar. 10 15 20 25 30 035 ,V¥thâllfasthet (1 g t) 460 672 ll 0,5 delar CMC (medelpolymerisationsgrad över 200) samt för att åstadkomma viskositetstabilitet en behövlig tillsats av polyakrylatdispergerinsmedel som, då man använde uppfinningens gipsslam var 0,1 delar och 0,Q delar då man använde jämförelseslam (stabiliteten testades genom att mäta viskositeten vid 45°C för pastor som uppbevarats l d).

Dessutom gjordes en jämförelsepasta av den mest använda bestrykningskaolinen (0,3 viktdelar polyakrylatdisper- geringsmedel, 9 delar latex, 0,5 delar CMC med medel~ polymerisationsgraden cirka 200 och 0,5 % CMC med polymerisationsgraden över 200).

Pastorna testades genom att bestryka trähaltigt papper med en testbestrykare av märket Dixon med bettmetoden.

Man erhöll de i tabell 5 framförda resultaten (resulta- ten har interpolerats så att de motsvarar en bestryk~ ningsmängd på cirka 10 g/m2).

Tabell 5 Resultat av papperbestrykningstester (gipsernas beskriv- ning: se exempel 9T Bmæßkap .flämïkelse (fipser«æfligt1q;r Kaoln1 gqs fhïfimym ' a) I» C) opasitet, 9 89,4 ' 89,6 90,2 90,5 90,1 Ljusnet, z 71,0 72,1 71,8 72,2 71,2 Glans (ammar 7s°) 40 40 44 se sz we: 1116 (det minsta ' 22 13 12 20 ^ 64 jwüfletlißt) färgas absorption (mm 20 21 21 24 16 2,0 I 1,9 1,6 1,6 1,0 460 672' 12 '- _ Med gipserna enligt uppfinningen erhölls bättre ljushet än med kaolin, men sämre än med jämförelsegipsen. Alla andra egenskaper hos gipserna enligt uppfinningen var bättre än eller på samma nivå som jämförelsegipsens motsvarande egenskaper, med undantag av gipsernas b) och c) ythållfasthet som dock klart överstiger motsvarande värde för.kaolin.

Claims (10)

10 152 20 25 30 35 'lande i huvudsak gips, vatten och dispergeringsmedel, 1% PATENTKRAV

1. Gipsslam, som är pumpbart vid hög fastämneshalt, innehål- t e c k n a t av att dispergeringsmedlet innehâller)räknat på gipsens vikt, tillsammans högst två procent av minst två olika polymera föreningar, av vilka den första utgöres av en karboxi- metylcellulosa och den andra av en polysackarid, polyvinylalko- hol, polyalkylenglykol (polyalkylenoxid) eller av ett polysacka- ridderivat olikt det första polysackaridderivatet.

2. Gipsslam enligt patentkravet 1, k ä n nde t e c k n a t av att den första polymeren utgöres av en karboximetylcellulosa, vars polymerisationsgrad är cirka 200 - 500.

3. Gipsslam enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t av att den andra polymeren utgöres av depolymeriserad stärkelse eller derivat därav.

4. Gipsslam enligt något av patentkraven 1 - 2, av att den andra polymeren utgöres av en enzyma- k ä n n eu- t e c k nia t tiskt eller med ett oxidationsmedel modifierad, möjligen substi- tuerad stärkelse.

5. Gipsslam enligt något av patentkraven 1 - 2, av att den andra polymeren utgöres av stärkelse- k ä n n e - t e c k n a t fosfat.

6. Gipsslam enligt något av patentkraven 1 - 2, av att den andra polymeren utgöres av dextrin k ä n n e - t e c k n a t eller dextran.,

7. Gipsslam enligt något av patentkraven 1 - 2, av att den andra polymeren utgöres av ett cellu- Känne- t e c k n a t losaderivat, vars polymerisationsgrad är väsentligen större än första polymerens.

8. Gipsslam enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t egc k n a t av att det dessutom innehåller vanliga dispergeringsmedel, såsom till exempel polyfosfater och/eller polyakrylater.

9. 'Gipsslam enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a t av att det innehåller tillsammans 0,5-1,2'% av nämndaípolymera föreningar räknat på gipsens vikt.

10. Gipsslam enligt något av de föregående patentkraven, k'ä n n e t e c k n a t av att viktförhållandet mellan de båda V_polymererna är cirka 0,2:1 - 1:0,2. z . 4 . . . . , k ä n n e - hå