DE69510924T2

DE69510924T2 - Aufschlämmungen von strukturiertem kaolin-ton mit hohem feststoffgehalt und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69510924T2
Application number: DE69510924T
Authority: DE
Inventors: David Collins; Jorge Yordan
Original assignee: Thiele Kaolin Co
Current assignee: Thiele Kaolin Co
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: FI115627B; AU1974595A; ATE182324T1; FI963413L; WO1995023774A1; EP0748303B1; EP0748303A4; DE69510924D1; US5424259A; FI963413A0; EP0748303A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts eines strukturierten Kaolintonmaterials, wobei die Aufschlämmung verbesserte hohe scher-rheologische und gute opazifierende (opak machende) Eigenschaften besitzt. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von kalziniertem Kaolinton, wobei die Aufschlämmung verbesserte scher-rheologische und gute opazifierende Eigenschaften aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung dieser Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts.
Die Erfindung ist zur Herstellung von Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts strukturierter Tonmaterialien, insbesondere kalzinierten Kaolintons geeignet. Unter dem Begriff "strukturierte Tonmaterialien" sollen Materialien verstanden werden, die entweder durch chemische oder thermische Behandlung modifiziert wurden.
Zu geeigneten Beispielen chemisch modifizierter Tonmaterialien zählen solche gemäß Shi et al. US Patent 5,089,056 und Zeolitmaterialien gemäß Wason US Patent 4,812,299. Spezifische Beispiele für thermisch modifizierte Tonmaterialien sind kalzinierte Kaolintonmaterialien gemäß Fanselow et al. US Patent 3,586,523.
Deshalb ist die Erfindung auf andere strukturierte Kaolintonmaterialien anwendbar, obgleich ein bevorzugtes Material gemäß Erfindung kalzinierter Kaolinton ist.
Kaolin ist ein natürlich auftretender relativ feiner weißer Ton, der im allgemeinen als hydratisiertes Aluminiumsilikat beschrieben werden kann. Kaolinton wird häufig als Füllmaterial und Pigment in verschiedenen Materialien wie Gummi und Harzen und in verschiedenen Beschichtungen wie Farben und Beschichtungen für Papier verwendet.
Die Verwendung von Kaolinton in Papierbeschichtungen dient beispielsweise zur Verbesserung der Opazität des beschichteten Papiers. Opazität in solchen Papierbeschichtungen wird durch die Fähigkeit des Kaolintons zur Lichtstreu ung erhöht; diese Fähigkeit kann mittels des Streuungscoeffizienten gemäß TAPPI, 1978, Vol. 61, Nr. 6, Seiten 78-80 bestimmt werden.
Kalzinierter Kaolin ist ein besonderer Kaolintontyp und wird oft in großen Mengen zur Papierherstellung verwendet. Kalzinierter Kaolin kann durch Erhitzen von geeignetem Kaolinton bei Temperaturen von mindestens 600ºC erhalten werden. Kalzinierter Kaolin besitzt verbesserte Lichtstreuungseigenschaften (im vergleich zu nichtkalziniertem Kaolin) und vermittelt deshalb der Papierbeschichtung einen höheren Grad an Opazität. Wird Kaolinton durch Kalzinieren dehydratisiert, wandelt sich kalzinierter Kaolinton nicht in seine natürlich vorkommende hydratisierte Form bei Kontakt mit Wasser zurück, sondern behält seine neuen Eigenschaften.
Da große Mengen kalzinierten Kaolintons häufig in der Papier- und in anderen Industrien verwendet wird, ist der Transport solchen Materials zum Abnehmer Gegenstand erheblicher Anstrengungen. Derzeit wird kalzinierter Kaolinton üblicherweise entweder als trockenes Pulver oder als wässrige Aufschlämmung mit einem Festkörpergehalt von 48 bis 52 Gew.-% transportiert bzw. verschifft.
Erwünscht sind Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts an kalziniertem Kaolintion, weil dann Tankwagen und Tankzüge zur Verminderung der Kosten eingesetzt werden können. Kalzinierter Kaolinton ist jedoch in aufgeschlämmter Form dilatant, so daß deshalb nur mittlere Feststoffgehalte kommerziell erzielt wurden (beispielsweise 48 bis 52% Feststoffe).
Bei solchen Feststoffleveln treten häufig zwei Probleme mit kalziniertem Kaolintonaufschlämmungen auf. Als erstes sei das Auftreten von Absetzungsproblemen genannt, wenn die Aufschlämmungen ohne Bewegung stehengelassen werden. Zum zweiten kann die Rheologie dieser Aufschlämmungen zu solchen führen, die zu dilatant (d. h. zu viskos) sind, um in üblicherweise aus den Tankwagen oder Tankzügen gepumpt zu werden.
Bei der Papierherstellung sind Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts kalzinierten Kaolintons ebenfalls erwünscht, weil hierdurch der Erhöhung des Feststoffgehalts in Beschichtungen, verbesserte Trocknungseffizients, verbesserte Beschichtungseigenschaften und weitere Vorteile erzielbar sind.
Es wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um kalzinierte Kaolinaufschlämmungen hohen Feststoffgehalts zur Verfügung stellen zu können. Beispielsweise wird gemäß US Patent 3,754,712 eine Suspension kalzinierten Kaolins dem Feucht-Mahlen unterworfen, währenddessen Portionen von kalziniertem Kaolin der Suspension zugesetzt werden, bis der hohe Feststoffgehalt erreicht wird.
US Patent 4,017,324 offenbart eine wässrige Aufschlämmung von kalziniertem Ton und hydratisiertem Ton, wobei der Gesamttongehalt etwa 50 bis 75 Gew.-% beträgt.
US Patent 4,118,245 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von stabilen Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts von kalziniertem Kaolinton, wobei ein nichtklebendes Mahlmedium verwendet wird.
US Patent 4,118,246 offenbart eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von kalziniertem Ton unter Verwendung von einem oder mehreren Mikromixernen.
US Patent 4, 374, 203 offenbart eine stabile Aufschlämmung kalzinierten Tons, wobei anionische und kationische Polymere in der Aufschlämmung enthalten sind.
Gemäß WO 93/22254 wurde ein Lithiumsalz in Kombination mit anderen Dispersionsmitteln in eine Bentonitaufschlämmung gegeben, um die Viskosität zu vermindern und die Herstellung von pumpbaren, wässrigen Bentonitaufschlämmungen mit einem Feststoffgehalt größer als 8% zu ermöglichen.
Aus verschiedenen Gründen ist es jedoch bisher nicht gelungen, ein annehmbares Verfahren zur Herstellung von Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts von kalziniertem Kaolin zur Verfügung zu stellen, bei dem die rheologischen Eigenschaften der Aufschlämmungen kalzinierten Tons verbes sert und die opazifierenden Eigenschaften bewahrt werden. Entsprechend besteht ein Bedürfnis der Kaolinindustrie an einem solchen Verfahren.
Kurz zusammengefaßt stellt die vorliegende Erfindung eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts eines strukturierten Kaolintonmaterials zur Verfügung. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton, die verbesserte scher-rheologische Eigenschaften aufweist, und bei der ein auf Lithium basierendes Dispersionsmittel für die strukturierten Kaolintonpartikel verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im allgemeinen als stufenförmiges Verfahren unter (1) Bildung einer im wesentlichen gleichförmigen Zusammensetzung aus Wasser und einer auf Lithium basierenden Verbindung, die als Dispersionsmittel für strukturierte Kaolintonpartikel wirkt und (2) Mischen der strukturierten Kaolintonpartikel mit der wässrigen Zusammensetzung, bis die strukturierten Kaolintonpartikel im wesentlichen dispergiert sind und bis eine im wesentlichen homogene Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts erhalten wird, betrachtet werden. Das gebildete Aufschlämmungsprodukt besitzt verbesserte hohe scher-rheologische Eigenschaften. Als zusätzlicher erfindungsgemäßer Vorteil besitzt das gebildete Aufschlämmungsprodukt gute opazifierende Eigenschaften. Die Verwendung eines Dispersionsmittels auf Lithiumbasis und die Abfolge der Stufen des obigen Verfahrens sind zum Erhalt der verbesserten Aufschlämmung gemäß Erfindung wesentlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt wahlweise zusätzliche Stufen. Während Bildung der wässrigen Zusammensetzung kann beispielsweise ein zusätzliches Dispersionsmittel oder ein Verdickungsmittel, Benetzungsmittel oder Mittel zur Einstellung des pH-Wertes oder deren Mischungen mit der wässrigen Zusammensetzung vermischt werden, um Bildung oder Aufrechterhaltung der Aufschlämmung zu unterstüt zen.
Erfindungsgemäß wird eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von Kaolinton zur Verfügung gestellt, die wegen der rheologischen Eigenschaften der Aufschlämmung auf verschiedene Weisen einschließlich Tankwagen und Tankzügen transportiert werden kann. Im Vorliegenden bezieht sich der Begriff "rheologische Eigenschaften" auf die Viskosität und/oder Fließcharakteristika der Aufschlämmung.
Zusätzlich kann die erfindungsgemäß hergestellt Aufschlämmung für Anwendungen eingesetzt werden, bei den Opazität ein erwünschtes Merkmal ist, weil das Aufschlämmungsprodukt gute opazifierende Eigenschaften aufweist. Deshalb ist die Aufschlämmung besonders geeignet für Papierbeschichtungsanwendungen und in Formulierungen für Farben und Harze. Erfindungsgemäß ist ein erfindungsgemäßes Ziel das Zurverfügungstellen einer strukturierten Kaolintonaufschlämmung mit hohem Feststoffgehalt.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ziel ist eine kalzinierte Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ziel ist es, eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton mit verbesserten hohen scher-rheologischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ziel ist es, eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton mit guten opazifierenden Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ziel ist es, eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton zur Verfügung zu stellen, in der ein auf Lithium basierendes Dispersionsmittel verwendet wird, um die Kaolintonpartikel zu dispergieren.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Auf Schlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton zur Verfügung zu stellen. Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist es, ein Verfah ren zur Herstellung einer Aufschlämmung von kalziniertem Kaolintion mit hohem Feststoffgehalt zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist ebenfalls, ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von kalziniertem Kaolintion zur Verfügung zu stellen, die verbesserte rheologische Eigenschaften und gute opazifierende Eigenschaften aufweist.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist ebenfalls, ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts an strukturiertem Kaolinton zur Verfügung zu stellen, wobei ein Dispersionsmittel auf Lithiumbasis zur Dispersion der Kaolintonpartikel verwendet wird.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Ziel ist es ebenfalls, eine Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von Kaolinton zur Verfügung zu stellen, die in konventioneller Weise behandelt und auf verschiedene Weisen, wie in Tankwagen und Tankzügen transportiert werden kann.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung verdeutlicht.
Erfindungsgemäß werden Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts von strukturierten Kaolintonmaterialien in einem Verfahren hergestellt, bei der die Stufen gemäß Anspruch 1 durchgeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden während des Verfahrens zusätzliche Dispersionsmittel und/oder ein oder mehrere Additive (beispielsweise Verdickungsmittel, Mittel zur Einstellung des pH-Werts, Benetzungsmittel, etc.) zugesetzt.
In vielen Fällen wird sich in der folgenden Beschreibung auf kalzinierten Kaolinton, ein bevorzugtes strukturiertes Tonmaterial gemäß Erfindung, bezogen.
Erfindungsgemäß betrifft die Bezeichnung "hoher Festkörpergehalt" solche Aufschlämmungen, bei denen der Gehalt an strukturiertem Kaolintonmaterial mindestens 50 Gew.-% beträgt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Aufschlämmungen von 55 bis 65 Gew.-% an strukturiertem Kaolin ton erhalten werden. Eine besonders bevorzugte Aufschlämmung, die erfindungsgemäß hergestellt wird, enthält von 58 bis 64 Gew.-% strukturierten Kaolinton.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß ein auf Lithium basierendes Dispersionsmittel und bestimmte aufeinanderfolgende Mischstufen wirkungsvoll zur Herstellung einer Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton mit verbesserten hohen scher-rheologischen Eigenschaften und guten opazifierenden Eigenschaften eingesetzt werden können. Unter dem Begriff "verbesserte rheologische Eigenschaften", wird verstanden, daß (1) die Fließcharakteristika der erfindungsgemäßen Aufschlämmung gegenüber denen einer konventionellen Aufschlämmung strukturierten Kaolintons verbessert sind, wenn die beiden Aufschlämmungen mit äquivalenten Feststoffgehalten verglichen werden und (2) derart sind, daß die erfindungsgemäße Aufschlämmung verarbeitet und/oder mit Mitteln gepumpt werden, die, in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung der Aufschlämmung, bei der Kaolinindustrie üblich sind. Unter dem Begriff "gute opazifierende Eigenschaften" wird verstanden, daß die erfindungsgemäße Aufschlämmung wirkungsvoll bei solchen Anwendungen verwendet werden kann, bei denen Opazität ein erwünschtes Merkmal ist, wie in Farben oder Papierbeschichtungen.
Erfindungsgemäß wird bevorzugt kalzinierter Kaolinton als Ausgangsprodukt verwendet. Kalzinierter Kaolinton kann in üblicher Weise wie beispielsweise gemäß Fanselow et al. US Patent 3,586,523 hergestellt werden.
In der erfindungsgemäßen ersten Stufe wird eine praktisch gleichförmige wässrige Zusammensetzung aus Wasser, einem Dispersionsmittel auf Lithiumbasis und ggf. geeigneten Additiven durch Mischen gebildet. In der ersten Mischstufe können Ausrüstung und Mischbedingungen (beispielsweise Zeit, Schaftgeschwindigkeit, Geschwindigkeit der Blattspitze, Schaftumdrehung/min. etc.), wie sie in der Kaolinindustrie üblich sind, verwendet werden. Um eine praktisch gleichförmige wässrige Zusammensetzung zu erhalten und aufrechtzuer halten, wird die Mischvorrichtung vorzugsweise mit einer Schaftgeschwindigkeit betrieben, bei der in der Zusammensetzung ein Wirbel auftritt.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines Dispersionsmittels auf Lithiumbasis zum Dispergieren der strukturierten Kaolintonpartikel. Beispiele für bevorzugte Verbindungen auf Lithiumbasis sind Lithiumphosphate, Lithiumsilicate, Lithiumsalze von Polyacrylsäuren und Mischungen dieser Verbindungen. Zu Beispielen bevorzugter Mischungen zählen (a) Lithiumpolyacrylat und Lithiumphosphat und (b) Lithiumpolyacrylat, Lithiumphosphat und Lithiumsilicat.
Die derzeitige Verwendung von Polyacrylatdispersionsmittel auf Natriumbasis führt zur Herstellung von Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts, die eine hohe Scherviskosität (Hercules) im Bereich von etwa 400 bis 1200 centipoises · aufweisen. Während dieser Viskositätsbereich für bestimmte Verwendungen der Aufschlämmung annehmbar ist, würde verbesserte hohe Scherviskosität neue Verwendungsmöglichkeiten für diese Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts eröffnen. Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton, die erfindungsgemäß hergestellt werden, besitzen hohe Scherviskositäten (Hercules) so niedrig wie etwa 9 mPa·s (centipoises), wobei die Herstellungsbedingungen andererseits die gleichen sind wie bei Herstellung von Aufschlämmungen mit einem üblichen Dispersionsmittel auf Natriumbasis.
Die erste Mischstufe wird ausreichend lange zum Erhalt einer praktisch gleichförmigen wässrigen Zusammensetzung durchgeführt. Diese Mischstufe wird beendet, wenn eine praktisch gleichförmige wässrige Zusammensetzung erhalten wird, was durch Extraktion, Tests und/oder andere Beobachtung der Probe bestimmt werden kann. Im allgemeinen wird diese Mischstufe mindestens 5 bis 10 Minuten durchgeführt.
Während der ersten Mischstufe können Verdickungsmittel, Mittel zur Einstellung des pH-Wertes, Benetzungsmittel oder deren Mischungen zur Erzielung verschiedener Wirkungen sinnvoll eingesetzt werden.
Zu geeigneten Verdickungsmitteln zählen Natriumcarboxymethylcellulose, Xanthangum (handelsüblich unter der Marke Kelzan von Merck & Co., Kelco Division) und Verbindungen mit dem Markennahmen Aqualon AQUD 3204 und 3262A von Aqualon Co. (eine Abteilung von Hercules, Inc.). Zu bevorzugten Verdickungsmitteln zählen Natriumcarboxymethylcellulose und der zuvor erwähnte Xanthangum.
Zu geeigneten Verbindung zur Modifizierung des pH-Wertes zählen Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid, Lithiumcarbonat, Ammoniumhydroxid und/oder Kaliumhydroxid. Bevorzugt sind hierbei Natriumcarbonat, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid. Während die Verwendung von Mitteln zur Einstellung des pH-Wertes nicht nötig sind, können diese Verbindungen dennoch wirkungsvoll eingesetzt werden, um einen pH-Wert der Aufschlämmung von 5 bis 10, vorzugsweise 6 bis 8 bei Verwendung der Aufschlämmung in der Papierbeschichtungsindustrie zu erreichen.
Zu geeigneten Benetzungsmitteln zählen Natriumlaurylsulfat, Natriumdioctylsulphosuccinat, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Fettaminethoxylat, langkettige Aminosäuren und langkettiges substituiertes Betain. Zu bevorzugten Benetzungsmitteln zählen nichtionische Ether, nichtionische Ester, Natriumdioctylsulphosuccinat, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat und langkettige Aminosäuren.
Sofern diese Additive verwendet werden, geschieht dieses in Mengen, die in der Kaolinindustrie üblich sind.
Nach erhalt einer praktisch gleichförmigen wässrigen Zusammensetzung werden strukturierte Kaolintonpartikel mit der wässrigen Zusammensetzung solange wie nötig gemischt, um die strukturierten Kaolintonpartikel praktisch vollständig zu dispergieren und eine praktisch homogene Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts zu erhalten. Die maximale Mischzeit für diese zweite Mischstufe hängt von den rheologischen Charakteristika ab, die für das Aufschlämmungsendprodukt erwünscht sind. Es wurde gefunden, daß im allgemeinen das Mischen fortgesetzt werden kann, um verbesserte Produktrheologie zu erzielen, daß jedoch solches verlängertes Mischen andererseits die opazifierenden Charakteristika des Aufschlämmungsendprodukts nachteilig beeinflussen kann. Im allgemeinen wird jedoch die Dauer der zweiten Mischstufe mindestens 5 bis 10 Minuten betragen.
Die Gesamtmischzeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann von 2 bis 20 Minuten bis zu einigen Stund variieren, abhängig von den Mischbedingungen, der Ausrüstung, Mengen, Produktanforderungen, etc..
Ebenso wie in der ersten Mischstufe können Ausrüstung und Mischbedingungen in der zweiten Mixstufe gewählt werden, wie sie in der Kaolinindustrie üblich sind.
Die erfindungsgemäße Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts von strukturiertem Kaolinton besitzt als Endprodukt im allgemeinen einen pH-Wert von etwa 5 bis etwa 10, vorzugsweise von etwa 6,0 bis etwa 8,0.
Die erste und die zweite Mißstufe können bei Zimmertemperatur und Normaldruck erfindungsgemäß durchgeführt werden. In beiden Fällen kann jedoch eine Temperaturerhöhung während des Mischens beobachtet werden. In beiden Fällen braucht der Mischbehälter jedoch nicht mit einem Mantel zum Erhitzen oder Kühlen versehen werden.
Die Viskosität (oder rheologischen Eigenschaften) der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts als Endprodukt wird mittels der TAPPI T648 om- 88 Methode unter Verwendung eines Herculesviskosimeters für hohe Scherkräfte bestimmt. Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Aufschlämmungen hohen Feststoffgehalts eine Endviskosität (Hercules) von weniger als etwa 400 mPa·s (centipoises) insbesondere weniger als 300 mPa·s (centipoises). Die obere Meßgrenze eines Herculesviskosimeters für hohe Scherkräfte beträgt 343.800 mPa·s (centipoises).
Die Opazität (oder lichtstreuende Fähigkeit) der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts als Endprodukt wird mit tels des Streucoeffizienten bestimmt, der nach der Methode TAPPI, 1978, Vol. 61, Nr. 6, Seiten 78 bis 80 gemessen wird. Bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Aufschlämmungen einen Streucoeffizienten von etwa 0,5 bis etwa 1,6, insbesondere mindestens etwa 0,9.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele 1 bis 4

Vier Proben werden jeweils durch erstes Mischen von Wasser und einem Dispersionsmittel in Mengen gemäß Tabelle 1 hergestellt. In Beispielen 1 und 3 wird das konventionelle Dispersionsmittel Natriumpolyacrylat verwendet. In Beispielen 2 und 4 wird Lithiumpolyacrylat als Dispersionsmittel gemäß Erfindung verwendet.
In Beispielen 1 und 2 werden diese Materialien in einem Premier-Brand-Mischer, ausgestattet mit einem 1,625 inch Cowles-Blatt, gemischt. Nach Erhalt einer praktisch gleichförmigen wässrigen Zusammensetzung wird kalzinierter Kaolinton (in Mengen gemäß Tabelle 1) der Zusammensetzung unter fortgesetztem Mischen zugesetzt. Nach vollständiger Zugabe des Tonmaterials wird die gebildete Aufschlämmung intensiv mit 8600 Umdrehungen pro Minute über etwa 3 Minuten gemischt, worauf das Mischen beendet wird. Die Aufschlämmungen aus Beispielen 1 und 2 werden dann auf 27ºC (80ºF) abgekühlt und mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von etwa 50 Gew.-% eingestellt.
Beispiele 1 und 2 werden auf hohe Scherviskosität unter Verwendung eines Herculesviskometers überprüft; die Ergebnisse werden in Tabelle 1 wiedergegeben.
In Beispielen 3 und 4 wird jede gebildete Aufschlämmung durch langsame Zugabe kalzinierten Kaolintons (in Mengen gemäß Tabelle 1) zu der wässrigen Suspension Wasser/Dispersionsmittel unter Verwendung einer Mischvorrichtung mit einem Blatt vom Doppelpropellertyp zugesetzt. Nach vollständiger Zugabe des Tonmaterials wird die gebildete Aufschläm mung intensiv mit etwa 5.000 Umdrehungen pro Minute über etwa 60 Minuten unter Verwendung eines Mischers mit einem 3 inch Cowles-Blatt gemischt, worauf das Mischen beendet wird. Die Aufschlämmungen werden dann auf 27ºC (80ºF) abgekühlt und mit 0,45 g/kg (1 pound per Tonne) Kelzan-Xanthangum (als 1%-ige Lösung), das als ein Verdickungsmittel wirkt, vermischt. Die Aufschlämmungen aus Beispielen 3 und 4 werden dann mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von etwa 60 Gew.-% eingestellt.
Beispiele 3 und 4 werden bezüglich hoher Scherviskosität unter Verwendung eines Herculesviskometers überprüft; die Ergebnisse werden in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
*(pounds Dispersionsmittel je Tonne kalzinierten Kaolintons)
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Verwendung eines konventionellen Dispersionsmittels auf Natriumbasis bei beiden Feststoffgehaltsleveln, zu Aufschlämmungen mit höheren Viskositäten als bei erfindungsgemäßer Verwendung von Dispersionsmitteln auf Lithiumbasis führt. Ebenso führen die erfindungsgemäßen Dispersionsmittel auf Lithiumbasis zu Aufschlämmungen mit verbesserten rheologischen Charakteristika bei niedrigeren Gehalten an Dispersionsmitteln.

Beispiele 5 bis 8

Das Verfahren gemäß Beispielen 1 bis 4 wurde zur Herstellung vier weiterer Proben wiederholt. Bei den Beispielen 5 und 7 wurde das konventionelle Dispersionsmittel Natriumpolyacrylat verwendet. In Beispielen 6 und 8 wurde erfindungsgemäß Lithiumpolyacrylat als Dispersionsmittel verwendet. Der Feststoffgehalt in Prozent wurde in Beispielen 5 und 6 auf 50,0 und in Beispielen 7 und 8 auf 60,0 gestellt.
Der Streucoeffizient jeder Probe wird, wie zuvor beschrieben, bestimmt; die Ergebnisse werden in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2
*(pounds Dispersionsmittel je Tonne kalzinierten Kaolintons) Die obigen Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Verwendung von Dispersionsmittel auf Lithiumbasis bei beiden Feststoffgehalten zu Aufschlämmungen führt, deren Streucoeffizienten annehmbar und äquivalent denen von Aufschlämmungen sind, die unter Verwendung eines konventionellen Dispersionsmittel auf Natriumbasis hergestellt wurden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts eines strukturierten Kaolintonmaterials, wobei das Verfahren die aufeinanderfolgenden Stufen umfasst:

A. Bildung einer wässrigen Zusammensetzung durch Mischen von Wasser und einem Dispersionsmittel auf Lithiumbasis über einen ausreichend langen Zeitraum, um eine im wesentlichen gleichförmige wässrige Zusammensetzung zu erhalten; und

8. Mischen strukturierter Kaolintonpartikel mit der wässrigen Zusammensetzung über einen ausreichend langen Zeitraum, um die Kaolintonpartikel im wesentlichen zu dispergieren und eine im wesentlichen homogene Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts zur erhalten;

wobei die Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts verbesserte hohe scher-rheologische Eigenschaften aufweist.

2. Nach Anspruch 1, wobei das Kaolintonmaterial kalzinierter Kaolinton ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis Lithiumpolyacrylat ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis Lithiumsilikat ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispersionsmittel Lithiumphosphat ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispersionsmittel eine Mischung aus Lithiumpolyacrylat und Lithiumphosphat ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dispersionsmittel eine Mischung aus Lithiumpolyacrylat, Lithiumphosphat und Lithiumsilikat ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmischzeit mindestens 10 Minuten beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hercules- Viskosität der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts niedriger als etwa 400 mpa·s (Centipoise) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hercules- Viskosität der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts weniger als etwa 300 Centipoise beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an strukturiertem Kaolinton in der Aufschlämmung mindestens 50 Gew.-% beträgt.

12. Strukturierte Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts, erhältlich durch ein Verfahren, das die aufeinanderfolgenden Stufen umfasst:

A. Bildung einer wässrigen Zusammensetzung durch Mischen von Wasser und einem Dispersionsmittel auf Lithiumbasis über einen ausreichend langen Zeitraum, um eine im wesentlichen gleichförmige wässrige Zusammensetzung zur erhalten;

B. Mischen strukturierter Kaolintonpartikel mit der wässrigen Zusammensetzung über einen ausreichend langen Zeitraum, um die strukturierten Kaolintonpartikel im wesentlichen zu dispergieren und eine im wesentlichen homogene Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts zu erhalten;

13. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei das Kaolintonmaterial kalzinierter Kaolinton ist.

14. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts gemäß Anspruch 12, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis Lithiumpolyacrylat ist.

15. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei das Dispersionsmittel Lithiumsilikat ist.

16. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts gemäß Anspruch 12, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis Lithiumphosphat ist.

17. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis eine Mischung aus Lithiumpolyacrylat und Lithiumphosphat ist.

18. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei das Dispersionsmittel auf Lithiumbasis eine Mischung aus Lithiumpolyacrylat, Lithiumphosphat und Lithiumsilikat ist.

19. Kaolintonaufschlämmung hohen Festkörpergehalts gemäß Anspruch 12, wobei die Gesamtmischzeit mindestens 10 Minuten beträgt.

20. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei die Hercules-Viskosität der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts weniger als 400 mpa * s (Centipoise) beträgt.

21. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts nach Anspruch 12, wobei die Hercules-Viskosität der Aufschlämmung hohen Feststoffgehalts weniger als 300 mpa * s (Centipoise) beträgt.

22. Kaolintonaufschlämmung hohen Feststoffgehalts gemäß Anspruch 12, wobei der Gehalt an strukturiertem Kaolinton in der Aufschlämmung mindestens 50 Gew.-% beträgt.