NO832355L - Kalsiumkarbonat, saerlig naturlig kalsiumkarbonat - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører kalsiumkarbonater, og da spesielt naturlige kalsiumkarbonater, fremgangsmåte for deres fremstilling og deres foretrukkede anvendelse som bestrykningspigmenter i dyptrykkingspapir.

Bestrøket papir er bestrøket med en masse som i alt vesentlig inneholder et bindemiddel og et pigment i form av et miner-alsk fyllstoff. En beskrivelse vedrørende sammensetningen av papirbeleggingsmateriale og deres anvendelse er å finne i en bok av James P. Casey "Pulp and paper Chemistry and Technology", kapittel XIX, band III (1961).

I trykkeriteknikken er i alt vesentlig tre forskjellige trykkerifremgangsmåter kjent, nemlig boktrykking, offsettrykk-ing og dyptrykking.

Boktrykk er en såkalt høytrykk-fremgangsmåte. Som ved stem-pel står den for trykking aktuelle flaten opphøyd i trykk-formen. Ved hjelp av valser innfarges den opphøyde billed-flaten. Ved denne trykkfremgangsmåten anvendes også bestrø-ket papir, som inneholder kaolin eller kalsiumkarbonat.

Offsettrykk er en såkalt flattrykk-fremgangsmåte, d.v.s. at trykk- og ikke-trykk-delene ligger i et plan. De skiller seg fra hverandre ved at trykk-delen opptar og avgir fett (d.v.s. trykkfarge), men avviser vann, mens de ikke trykkende deler fastholder vann men avviser fett (farge). Den roterende trykksylinder passerer først den vannførende og deretter den fargeførende valse. Den trykker imidlertid ikke direkte på papir men på en over en sylinder oppspent gummiduk. Først fra denne opptar papiret, nemlig ved hjelp av en syliner som trykkes mot gummisylinderen, trykkbildet. Ved denne fremgangsmåte anvendes såvel kaolin som kasliumkarbonat som bestrykningspigmenter.

Ved dyptrykking ligger trykkdelene til sylinderen under den polerte overflaten. Sylinderen passerer først det med flyten-de farge fylte kar, deretter sjaberen, en stållineal, som fjerner overskytende fargestoff, mens den for trykking bestem-te fargen fastholdes og overrulles av pressorganet som fører papiret, og hvorved fargen suges ut.

For dyptrykking anvendes i alt vesentlig bare kaolin som bestrykningspigment. I litteraturen (f.eks. DE-OS 31 32 841 og DE-OS 29 43 653) beskrives riktignok kalsiumkarbonat som bestrykningsmiddel i samband med dyptrykkings-papir. Kalsiumkarbonat har imidlertid i det alt vesentlige ikke blit anvendt ved dyptrykking, og da spesielt fordi man innenfor fagkretser har vært av den mening at kaolin har hatt vesentlig bedre egenskaper som bestrykningsmiddel for dyptrykkings-papir. I litteraturen frarådes det sågar å anvende kasliumkarbonat som bestrykningspigment for dyptrykkingspapir med den begrunnelse at det oppnådde trykkresultater vil bli dårlige. I det føl-gende skal det gis ekesempler på slik litteratur, nemlig: 1. "ECC International", hustidskrift, 1981, "How developments in coating pigments affect paper printability" av Dr. Ken Beazley, Research and Development, sidene 1 og 2. I dette tid-skrift sies at malt kalsiumkarbonat er et dårligere bestrykningspigment for dyptrykkings-papir. På side 2 poengteres det at kasliumkarbonat gir dårlig trykkbarhet. 2. Tappi Coating^. Proceedings 1979: "Possibilities and Limita-tions of High Solids Colours", side 39. Under punkt 4 "ab-stract" nr. 3, sies det at trykkvaliteten ved anvendelse av malt kalsiumkarbonat er dårligere enn kaolin ved samme og ved høyere faststoffkonsentrasjoner.

Anvendelsen av kaolin som bestrykningsoigment i dyptrykkingspapir er imidlertid forbundet med en rekke ulemper, og da spesielt a)dårlige, reologiske egenskaper, hvorved det ikke er mulig å bestryke med høyere konsentrasjoner av faststoff, hvilket betinger høyere energiomkostninger ved tørkingen; b) økt behov for bindemidler; og c) uøkonomisk på grunn av høyere omkostninger.

Formål med nærværende oppfinnelse er derfor å eliminere disse ulemper, og da spesielt å fremskaffe et bestrykningspigment for dyptrykkingspapir, som ved høyere faststoffkonsentrasjoner kan bestrykes med mindre mengder bindemiddel, hvorved det kan innspares på energi, og som således gir et dyptrykkingspapir med høy glans og høyere opasitet samt bedre verdier for gjennomslag og gjennomsiktighet enn det som er mulig å oppnå med bestrykningspigmenter ifølge kjent teknikk.

Etter årelange cg omfangsrike forsøk har det overraskende vist seg at det i motsetning til hva som er oppfatningen innen fagkretser kan anvendes kalsiumkarbonat for å løse den stilte oppgave. De karakteristiske trekkk ved fremgangsmåten vil i alt vesentlig fremgå av patentkrav 1.

Oppfinnelsen er altsåkarakterisert veden helt bestemt kom-binasjon av tre trekk, hvorved 50 - 70 % av partiklene er mindre enn 1 yjm , mindre enn 10 % (og da spesielt 1 fcil 10 %) av partiklene mindre enn 0,2 yom , og hvorved den spesifike overflaten ifølge BET er mindre enn 10 m^/g. Fortrinnsvis er det øvre gjennomsnittet til produktene ifølge oppfinnelsen 3 til 10 m<2>/g.

Innenfor rammen av nærværende oppfinnelse har man funnet at alle jordalkalikarbonater og deres blandinger såsom dolo-mitt med fordel kan anvendes. Utfelt kasliumkarbonat løser den stilte oppgave meget godt. Naturlige kalsiumkarbonater såsom kalksten, kritt og marmor eller deres blandinger har vist seg å være utmerket.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet i patentkravene 2 til 5. Samtlige prosentangivelser er i vekt-%. Angivelsen av partikkelstørrelse i yim henfører seg til sfær-isk diameter.

Ytterligere karakteristiske trekk og fordeler med nærværende oppfinnelse vil fremgå av etterfølgende beskrivelse i for-bindelse med forskjellige utførelseseksempler.

Eksempel 1:

Fremstilling av forsøksprodukter.

Naturlig kalsiumkarbonat ble på i og for seg kjent måte for-malt tørt. Finmalingen skjedde vått i en sand-mølle. Derved valgtes malebetingelsene slik at andelen av partikler som var mindre enn 1 ^um og mindre enn 0,2 yum slik at den spesifike overflaten kunne varieres meget.

Målingen av kornstørrelsefordelingen skjedde ved hjelp av sedimentasjonsanalyse, måling av den spesifike overflaten iføl-ge BET-metoden.

Ifølge ovenfor beskrevne metode ble tre produkter med forskjellige andeler av partikler mindre enn 1 yom fremstilt for å vise innflytelsen av disse andeler på papirbestrykningsfar-gen.

Undersøkelsen av disse produkter skjedde med en papirbestryk-ningsf arge for dyptrykking.

Bestrykningsfargeresept:<*>a-t. = absolutt tørr

Bestrykningsbetingelser:

Undersøkelsesbetingelser:

Laboratorietrykking- dyptrykking:

Vurderingen av trykkvaliteten skjedde visuelt. Det ble satt opp en rangordning.

Trykkglans:

Glansmålingen skjedde ifølgeTappi i 75° innstråling- og ut-strålingsvinkel på den totale flaten til laboratorietrykkin-gen-dyptrykkingen.

Gjennomslag og gjennomsiktighet:

Det ble anvendt laboratorietrykking-dyptrykking.

Man målte remisjonsgraden til det bestrøkne ikke-trykte papiret (= R) samt remisjonsgraden til baksiden til den trykte totalflaten (= Rfr).

Alt papir ble trykt uten statisk trykkhjelp.

Vurderingen av de utførte trykkeriforsøkene skjedde visuelt. Det ble oppstilt en rangliste.

Produktet VP 60 med en andel på 62 % mindre enn 1 yam gir med hensyn til glans, trykkglans, opasitet, gjennomslag + gjennomskinnlighet og ved de utførte forsøk de beste resultater. Deretter følger produktene VP 70 og VP 50 med en andel på 70 resp. 53 % mindre enn 1 yjm. Den optimale andelen av partikler mindre enn 1 um ligger ifølge oppfinnelsen mellom 50 og 70 %, fortrinnsvis ved 60 %.

Eksempel 2:

Ifølge en i eksempel 1 beskrevne metode ble 2 produkter med samme: andel av partikler mindre enn 1'^um , men med høyere og lavere andel av partikler mindre enn 0,2 ^um hhv. høyere og lavere spesifik overflate fremstilt, for å vise forskjellen mellom kalsiumkarbonat ifølge oppfinnelsen og et kasliumkarbonat som man. ifølge oppfinnelsen ikke lykkedes med.

Undersøkelsen av disse produkter skjedde i en papirbestryknings farge for dyptrykking.

Bestrykningsfargeresept:

Bestrykningsbetingelser:

Ifølge deu eksempel 1 beskrevne undersøkelsesbetingelser erholdt man følgende

Mens produktet VP 5 ifølge oppfinnelsen tilfredsstiller den stilte oppgave erholdt man utilfredsstillende resultater med VP 14, hvilket forøvrig er overraskende fordi VP 5 utgjør et grovere kalsiumkarbonat enn VP 14.

Eksempel 3:

Ifølge den i eksempel 1 beskrevne metode ble det fremstilt et produkt som ifølge en foretrukket utførelsesform inneholdt gunstige verdier med hensyn til andelene mindre enn 1^um, mindre enn 0,2 yam og spesifik overflate.

Undersøkelsen av dette produkt skjedde under sammenligning med en i praksis vanlig anvendt kaolin i en papirbestrykningsfarge for dyptrykking, altså et produkt ifølge teknikkens stand.

Bestrykningsbetingelser: Ifølge de i eksempel 1 beskrevne undersøkelsesbetingelser erholdt man følgende

Undersøkelsesresultater;

Det i dette eksempel anvendte kalsiumkarbonat ifølge oppfinnelsen, nemlig VP 60/6, med 60 % partikler mindre enn 1 yam og 6 % mindre enn 0,2 ^im, samt med en spesifik overflate på 7,8 m^/<?/<?ir samme glans og trykkglans-verdier som sammenligningskaolin. Når det gjelder såvel opasitet som gjennomslag og gjennomskinnlighet og ved laboratorietrykking gir VP 60/6 bedre resultater enn sammenligningskaolin. Ved forsøkene i praksis blir begge produkter vurdert likt.

Disse resultater viser at det uten videre kan fremstilles en papirbestrykningsfarge med et kalsiumkarbonat ifølge produktet VP60/6 for dyptrykking, og hvorved det erholdes et belagt papir som er det vanligvis under anvendelse av kaolin frem-stilte dyptrykkingspapir jevnbyrdig og delvis overlegen.

Fra bestrykningsfargeresepten ifølge eksempel 3 fremgår at det når det gjelder kalsiumkarbonat kan?det anvendes omkring 20 % mindre bindemiddel for å oppnå samme eller delvis bedre egenskaper. Reduksjon av andelen bindemiddel betyr en vesentlig innsparing for papirfremstilleren.

De gode reologiske egenskaper til kalsiumkarbonat muliggjør

å fremstille bestrykningsfarger med høyere faststoffinnhold (High Solids Coating), hvilket når det gjelder kaolin ikke er mulig. Derved fåes ved linjetørking lavere energiomkostninger, hvilket også betyr en vesentlig innsparing av omkostninger for papirfremstilleren.

Claims (9)

1. Kalsiumkarbonat, da spesielt naturlig kalsiumkarbonat, karakterisert ved at det tilberedes ved ma-ling og/eller klassifisering ifølge partikkelstørrelse, og at de inneholder a) 50-70 % partikler mindre enn 1 yam, b) mindre enn 10 % partikler mindre enn 0,2 yam og c) en spesifik overflate ifølge BET som er mindre enn 10 m^/g.

2. Kalsiumkarbonat ifølge krav 1, karakterisert ved at det inneholder 55-65 % partikler mindre enn 1 yam , b) mindre enn 10 % partikler mindre enn 0,2^ um og c) en spesifik overflate mindre enn 10 m^/g.

3. Kalsiumkarbonat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder a) 60 % partikler mindre enn 1 ^um , b) mindre enn 10 % partikler mindre enn 0,2 yam og c) en spesifik overflate mindre enn 10 m^/g.

4. Kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1 - 3 , karakterisert ved at det inneholder a) 60 % partikler mindre enn 1 yjm , b) 4-6 vekt-% partikler mindre enn 0,2 yum og c) en spesifik overflate mindre enn 10 m^/g.

5. Kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det inneholder a) 60 % partikler mindre enn 1 yum , b) 4-6 % partikler mindre enn 0,2 yam og c) en spesifik overflate mindre enn 8 m^/g.

6. Fremgangsmåte for fremstilling av kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at man først på i og for seg kjent måte maler tørt, og deretter foretar klassifisering etter partikkelstørrelse ved hjelp av vindsikting.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det fremstilles på i og for seg kjent måte ved hjelp av våtmaling.

8. Anvendelse av kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1-7 som bestrykningsmiddel for LWC-dyptrykkingspapir.

9. Anvendelse av kalsiumkarbonat ifølge et av kravene 1 - 8 i suspensjon med et faststoffinnhold på 65 - 85 vekt-% for LWC-dyptrykkingspapir (High Solid Coatings).