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Verfahren zur Herstellung eines neuen, vorwiegend aus Kalziumkarbonat, Aluminiumoxyd und Klaziumsulfat bestehenden weissen Pigmentes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines neuen, vorwiegend aus Kalziumkarbonat, Aluminiumoxyd undKalziumsulfat bestehenden weissen Pigmentes, das vornehmlich in der Papierfabrikation Verwendung findet.
Dieses Pigment wird dadurch hergestellt, dass man Kalkmilch bzw. ein Gemisch von Kalkmilch und Kalziumkarbonat, das durch Einleiten von Kohlensäure in die Kalkmilch gebildet wurde und nicht mehr als etwa 3fJ1/0 des Kalziumgehaltes als Kalziumkarbonat enthält, mit Aluminiumsulfat, im Verhältnis von 5, 9 kg Mole Kalzium zu 0,29 kg Mole Aluminiumsulfat, fällt und in das Fällungsgemisch Kohlensäure bis zur nur noch schwach alkalischen Reaktion einleitet, anschliessend das Fällungsgemisch filtriert, den Rückstand trocknet und dann mahlt. Das neue Pigment ist demnach ein Satinweisskarbonat und hat die vorteilhaften Eigenschaften vonKalziumkarbonatpräzipitat und Satinweiss in sich vereinigt.
Die röntgenmikroskopischen Aufnahmen zeigen, dass das erfindungsgemäss hergestellte Satinweisskarbonat von feinstkristal1iner Natur ist.
Darüber hinaus zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen, dass die verschiedenen Bestandteile nicht, wie bei den üblichensatinweissarten, in getrennten Teilchen vorliegen, sondern dass jedes Pigmentteilchen auf Grund der erfindungsgemässen Herstellung ein Kristallgemisch aller Komponenten von der durchschnittlichen Längengrösse von 1 li darstellt. Das Röntgendiagramm des neuen Weisspigmentes zeigt eine Überlagerung der Röntgendiagramme von Kalzit und Argonit einerseits und Ettringit anderseits.
Überdies erwiesen sich die mit dem neuen Pigment behandelten Papiere bei der Prüfung auf Rupfwiderstand solchen mit Satinweiss beschichteten überlegen. Einer der wesentlichsten Vorteile des Satin- weisskarbonates gegenüber den bisher bekannten Satinweisspigmenten ist darin zu sehen, dass es auch in getrocknetem Zustand keine Veränderung seiner Vorteile erleidet und beliebig gelagert und befördert werden kann da es auch vollkommen luftunempfindlich ist, kann dies auch in Papiersäcken erfolgen.
Um es trocken verwerten zu können, hat man bereits auch Satinweiss entwässert. Abgesehen davon, dass dieses Satinweiss in seiner Verwendung nicht die bereits angeführten Vorteile des erfindungsgemäss hergestellten Satinweisskarbonates aufweist, muss es nach dem Zusammenfügen seiner Zusatzstoffe, unter anderem Leim und Alkali, in einer Kugelmühle einer intensiven Mahlung unterworfen werden.
Es wurde auch bereits ein Weisspigment für Papierstreichfarben so hergestellt, dass man eine Lösung von Magnesiumsulfat mit Kalkmilch fällt, in das Gemisch Kohlensäure einleitet und das gebildete saure Magnesiumkarbonat in neutrales Karbonat umwandelt. Da dieses Produkt jedoch verhältnismässig grobkristallinisch ist, kommt es schon aus diesem Grund nicht annähernd an das erfindungsgemäss erhältliche Satinweisskarbonat heran.
Es ist ferner bekannt, Kalziumkarbonat zu fällen und zu trocknen und anschliessend dem in Wasser aufgeschlämmten Produkt aus Alaun und Kalkmilch hinzuzufügen. Es wird aber damit ein mehr oder minder kolloides und gelatinöses Produkt erhalten, das infolge Uneinheitlichkeit seiner Bestandteile in der Wirkung das erfindungsgemäss erhältliche Weisspigment nicht erreichen kann. Man kennt schliesslich auch Satinweisskarbonate, die Kalziumkarbonat als Begleitstoff in geringen Mengen enthalten. Im Gegensatz zu den feinstkristallinen Teilchen des neuen Weisspigmentes handelt es sich auch dabei nur um ein Gemisch.
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Entsprechend der Erfindung wird griessfreie Kalkmilch mit Aluminiumsulfat, entweder in festem Zustand oder in Wasser gelöst, versetzt. Hiebei tritt eine wesentliche Verdickung der Kalkmilch durch Bildung des Satinweisskomplexes der hypothetischen Formel
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Al 208.ein. Durch diese Flüssigkeit wird Kohlensäure, gegebenenfalls mit Luft, geleitet, bis das Gemisch schwach alkalisch reagiert. Vorzugsweise wird die Kohlensäure bis zu einem PH-Wert des Gemisches von 8 bis 9 eingeleitet. Anschliessend wird filtriert, getrocknet und gemahlen.
Es hatsich ferner als vorteilhaft erwiesen, einen Teil der Kohlensäure bereits vor der Zugabe des Alu- miniumsu1fates in die Kalkmilch einzuleiten, sodann das Aluminiumsulfat der Kalkmilch zuzugeben und anschliessend weiter Kohlensäure einzuleiten, bis das Reaktionsgemisch schwach alkalisch reagiert. Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele erläutert.
Beispiel 1 : 3 m3 Kalkmilch mit einem Gehalt von 110 g CaO/l werden unter Rühren mit 100 kg Aluminiumsulfat, fest oder in Wasser gelöst, versetzt. Anschliessend wird in das Reaktionsgemisch ein Kohlensäure-Luftgemisch mit etwa 30% CO2 eingeleitet, bis die Flüssigkeit gegen Phenolphthalein nur noch schwach alkalisch reagiert. Danach wird filtriert, getrocknet und gemahlen.
Beispiel 2 : In 3 m3 Kalkmilch mit einem Gehalt an 110 g Ca0/1 wird ein Kohlensäure-Luftgemisch mit etwa 301o CO2 eingeleitet bis die Reaktionsmischung 70 g CaO/l aufweist. Sodann werden unter Rühren 100 kg Aluminiumsulfat, gelöst in Wasser oder fest, hinzugefügt, und schliesslich wird das Kohlensäure-Luftgemisch weiter eingeleitet, bis die Flüssigkeit gegen Phenolphthalein nur noch schwach alkalisch reagiert ; danach wird filtriert, getrocknet und gemahlen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines neuen, vorwiegend aus Kalziumkarbonat, Aluminiumoxyd und Kalziumsulfat bestehenden weissen Pigmentes, dadurch gekennzeichnet, dass man Kalkmilch bzw. ein Gemisch von Kalkmilch und Kalziumkarbonat, das durch Einleiten von Kohlensäure in die Kalkmilch gebildet wurde und nicht mehr als etwa 36% des Kalziumgehaltes als Kalziumkarbonat enthält, mit Aluminiumsulfat, im Verhältnis von 5, 9 kg Mole Kalzium zu 0,29 kg Mole Aluminiumsulfat, fällt und in dasFällungsgemischKohlensäure bis zur nur noch schwach alkalischen Reaktion einleitet, anschliessend das Fällungsgemisch filtriert, den Rückstand trocknet und dann mahlt.