NO161073B - Mineralsk fyllstoff. - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører et mineralsk fyllstoff.

Ved findeling av mineralske fyllstoffer såsom jordalkalikarbo-nat, kaolin, talkum og barytt fås partikler med en kornstørrel-sefordeling som ligger innenfor et forholdsvis bredt område av Gauss-kurven, d.v.s. partikler med meget forskjellige diametre.

For visse anvendelsesområder er det ønskelig med et bredt korn-størrelsesområde, og da spesielt når det gjelder overtrekk-, mastiks- og harpiks-masser, som skal ha en stor partikkeltett-het, d.v.s. et lite hulromvolum mellom partiklene. Riktignok dreier det seg her om anvendelsesområder hvor det anvendes forholdsvis et grovt mineralsk fyllstoff hvor kornstørrelses-fordelingen ligger i et område på 5 ^im til noen millimetre.

Mens man med metoden trykkfindeling oppnår en partikkelstørrel-se under 5 jira så oppgår fordelingen av de oppnådde partikkel-størrelser alt etter typen findelt stoff til fra 5 yjm til meget findelte partikler, som er mindre enn 0,1 ^im, nemlig 0,05 ^um. Største delen av de erholdte produkt resulterer imidlertid i en kornstørrelsefordeling som følger omtrent sansyn-lighets-loven, og følgende ligning kan settes opp:

hvor Y = hyppigheten av diameteren d for partiklene, a. = en konstant som tilsvarer den optimale verdien av y, dm = gjennom-snittlig diameter og U = likhets-koeffisienten.

For mange anvendelsesområder som glansfarging, bestrykning-papir og kunststoffer er det ønskelig å oppnå den høyest mulige finhetsgrad for de mineralske fyllstoffpartiklene, og dermed komme følgende formål så nærme som mulig, nemlig en forbedring av overflatetilstanden, en forbedring av glansen samt økt meka-nisk motstand for kunststoffblandingen.

Av ovenfor nevnte grunner er det ellerede foretatt tallrike forsøk for å forbedre, findélningsteknikken, for således å frem-stille meget findelte mineralske fyllstoffer, hvor f.eks. 90-100% av partikelene er mindre enn 5 ^im. Blant disse produkter blir de som er basert på naturlig kalsiumkarbonat i dag anvendt som delvis erstatning for kaolin i glansfarger og bestrykningspapir.

Med utgangspunkt i den rådende teknikkens stand går man ut fra at glansen til fargestoff 'og bestrykningspapir blir desto høyere jo større finheten til det anvendte pigment eller det mineralske fyllstoffet er, og denne slutning er da også helt logisk.

Fra "Paper Coating Pigments", Tappi Monographes Series No. 20

(1958), s. 2,3,24,40,81 og 102 og fra "Paper Coating Pigments", Tappi Mongraphes Series, No. 28 (1976), s. 37 til s. 68, særlig s. 41 fig. 4.3. og fig. 4.4., s. 42 avsnitt 1 og fig. 4.8., s. 44 siste avsnitt til s. 46 avsnitt 1, s. 51 avsnitt 1, s. 60 tabell 4.3., og s. 61 siste avsnitt til s. 62 avsnitt 1 er det kjent med mineralske fyllstoffer. Disse fyllstoffer innenolder vesentlige andeler av partikler som er mindre enn 1 ^im , hvilket samsvarer med den forannevnte antagelse at glansen for fargestoffer og bestrykningspapir er desto høyere jo større fin-het det anvendet fyllstoff oppviser.

motsetning hertil fremgår det imidlertid fra tysk patentsøk-nad P 28 08 425 at de meget fine partikler, hvis størrelse ligger under 0,2 ^um, har én negativ innflytelse på glansen til farger og bestrykningspapir. Det fåes imidlertid ytterligere ulemper samtidig med økningen av den spesifike overflaten, som f.eks. et høyere behov for bindemiddel og økt viskositet når det gjelder fargestoffer og,bestrykningspapir samt en minskning av de dielektriske egenskaper når det gjelder visse kunststoff-typer såsom polyvinylklorid eller forgrenet polyetylen.

Det er også fra norsk patent nr. 154.499 kjent en beleggmasse for bestrykningspapir som har en pigmentkonsentrasjon på over 70 vekt-%, og som inneholder styrenakrylat-lateks som bindemiddel i en mengde på 12 vekt-%, regnet som tørrstoff på 100 vekt-deler kalsiumkarbonat. Bortsett fra at nevnte patentskrift ikke vedrører et mineralsk fyllstoff men en beleggmasse for bestrykningspapir, så er det ikke angitt noe i dette patentskrift som ville kunne sette fagmannen i stand til a komme frem til nett-opp den bestemte partikkelstørrelse-fordeling som nærværende opp-, finnelse omhandler, og som resulterer i de overraskende gode tek-niske egenskaper et slikt mineralsk fyllstoff avstedkommer.

En oppgave for nærværende oppfinnelse har vært å eliminere de ovenfor nevnte ulemper samt å fremskaffe et mineralsk fyllstoff i form av naturlig kalsiumkarbonat med vesentlig forbedrede egen" skaper.

Ifølge oppfinnelsem ble det funnet at forholdet

har en betraktelig innflytelse

på egenskapene til det mineralskei fyllstoffet. Det oppnås optimale egenskaper med verdier for R på mellom 4 og 5, og hvorved minst 93% av partiklene er mindre enn 2 jim. Slike mineralske fyllstoffer øker spesielt mulighetene for å oppnå glansende overflater når det gjelder fargestoffer og bestrykningspapir. Når N har verdier under 4 vil produktene, hvor fyllstoffene anvendes, oppvise utilfredsstillende egenskaper, og da spesielt utilfredsstillende glans. Når R har verdier over 10 oppnås riktignok høye glansverdier, men økonomiske ulemper vil her måtte tas med på kjøpet.

Når det gjelder største delen av de for nærværende anvendte mineralstoffene såsom naturlige kalsiumkarbonater (kritt eller kaikspat) ligger forholdet R mellom 1,5 - 3,5. Et kalsiumkarbonat, som f.eks. inneholder 99 vekt-% partikler mindre enn 2 yam og 75% partikler mindre enn 1 ^um, oppviser 25% og mer av partikler som er mindre enn 0,2 ^im, d.v.s. at det har et forhoid på R = 3. Meget bra resultater oppnås når R = 5.

Lovmessigheten som gjelder ved findelingsprosessen er slik at med desto større prosentandel av partikler som er mindre enn 1 ^im desto sterkere øker prosentandelen av partikler som er mindre enn 0,2 ^am. Likevel er det mulig å styre findelingsbe-tingelsene slik at den prosentuelle andel av partikler under 1 ^um tiltar mye raskere enn den prosentuelle andelen av partikler som er mindre enn.. 0J2 um , hvilket er beskrevet i søker-ens samtidig innleverte patentsøknad nr. 803164. Den i nevnte søknad beskrevne fremgangsmåte er i alt vesentlig karakterisert ved at findelingen gjennomføres uten dispergeringsmidler og ved en faststoffkonsentrasjon på under 60 vekt-%, at den findelte suspensjonen filtreres, hvorved den ca. med 20% vann fremstilte filterkaken enten tørkes eller overføres ved tilsetning av dispergeringsmiddel i en suspensjon med lav viskositet.

1

Som eksempel på produkter ifølge nærværende oppfinnelse kan nevnes naturlige kalsiumkarbonater med følgénde egenskaper, hvorved alle prosent-angivelser er i vekt-% og samtlige tem-peraturer er angitt i °C: . Il m

1

Ifølge oppfinnelsen er verdiene for R mellom 4 og 5, og da spesielt i nærheten av 5, delverdier som muliggjør den beste kom-promissen mellom produktets virkningsgrad og de økonomiske fremstillingsbetingelsene i

Ytterligere fordeler,karakteristiske trekk og formål med oppfinnelsen vil fremgå av de følgende utførelseseksempler.

1

1. Fargestoffer

Det ble tilberedt alkyd- |og dispersjonsfargestoffer (akryl-styrol) ifølge de nedenstående angitte resepter og under an-vendelse av naturlig kasliumkarbonat i form av kritt og kalk-spat og med følgende grariulat-egenskaper:

i

Etter påføring av fargefilmen på en bærer og etter fullstendig tørking ble glansen målt ved hjelp av en fotogoniometer, d.v.s. et vinkelmåleinstrument av typen GP 2 av Zeiss-fabrikat. De oppnådde resultater fremgår av nedenstående tabell II.

Som det fremgår av tabellen resulterer de anvendte kalsiumkarbonater i en desto bedre glans jo høyere forholdet R ligger.

2. Bestrykningspapir

Bestrykningspapir for offsettrykk med følgende sammensetning ble fremstilt: Pigment (se tabell III):i 100 vektsdeler Akryl-styrolblandingspolymerisat (lateks): 12 vektsdeler Faststoffkonsentrasjon: 70%

Denne bestrykningsmasse ble i forholdet 16 g/m 2 påført en bærer med forholdet 92 g/m 2. Etter bestrykningen ble papiret tørket og kalandrert under et trykk på 19 N/mm 2. Som pigment ble naturlige kalsiumkarbonater sammenlignet, og som hadde følgende kjennetegn:

Nedenstående tabell viser den i hvert tilfelle oppnådde glans.

Som det fremgår av tabellen er den oppnådde glans desto høyere jo større selve forholdet R er.

En ytterligere viktig fordel, med produktet ifølge oppfinnelsen består i å kunne innspare på.de for fargestoffer og bestryk-

i

ningspapir anvendte bindemidler såsom harpikser, lateks, synte-tiske dispersjoner og i handelen tilgjengelig stivelse og kasein.

Når det gjelder bestrykningspapir hvor det ifølge oppfinnelsen anvendes naturlige kalsiumkarbonater, d.v.s. i de tilfeller hvor forholdet R ligger mellom 4 og 5, kan det f.eks. sammenlignet med tradisjonelle karbonater innspares fra 1,5 - 2,5 deler tør-ket bindemiddelekstrakt i resepten for offsettrykk og fra 0,5 - 1,5 deler i resepten for heliograveringen. Derved opprett-holdes -i alle tilfeller de samme hefteegenskapene.

Også hos de halvglansende.og fullglansende fargestoffer på basis av alkydharpikser eller på basis av i vann fortynningsbare syn-tetiske bindemidler muliggjør produktene ifølge nærværende oppfinnelse innsparing på mellom 10 og 20 vekt-% av tørket bindemiddelekstrakt under opprettholdelse av samme kvalitet.

Fordelaktige egenskaper ved produktene ifølge nærværende oppfinnelse er også flyteegenskapene til papirbestrykningsmassen og fargestoffene. Jo lavere^ forholdet R er desto tidligere får man en økt viskositet, dannelse av tiksotropi, fortykning ved lagring, stripedannelse ved bestrykning av papir etc. Produktene ifølge nærværende oppfinnelse derimot, og hver den karak-teristiske verdi av forholdet R er på mellom 4 og 8, oppviser ikke de nevnte ulemper. <1>

Claims (2)

1. Mineralsk fyllstoff i form av naturlig kalsiumkarbonat, karakterisert ved at forholdet tilsvarer en verdi mellom 4 og 5, og at minst 93 % av partiklene er mindre enn 2 ^um.

2. Mineralsk fyllstoff ifølge krav 1, karakterisert ved at verdien av R ligger umiddelbart nær 5.