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DE4312463C1 - CaCO¶3¶ -Talkum-Streichpigmentslurry, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung - Google Patents

CaCO¶3¶ -Talkum-Streichpigmentslurry, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

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Publication number
DE4312463C1
DE4312463C1 DE4312463A DE4312463A DE4312463C1 DE 4312463 C1 DE4312463 C1 DE 4312463C1 DE 4312463 A DE4312463 A DE 4312463A DE 4312463 A DE4312463 A DE 4312463A DE 4312463 C1 DE4312463 C1 DE 4312463C1
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DE
Germany
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caco
talkum
particles
weight
coating pigment
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
DE4312463A
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English (en)
Inventor
Christian Dr Naydowski
Dieter Strauch
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Omya Development AG
Original Assignee
Pluess Staufer AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Pluess Staufer AG filed Critical Pluess Staufer AG
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Priority to EP94105704A priority patent/EP0625611B1/de
Priority to AT94105704T priority patent/ATE160191T1/de
Priority to DE59404563T priority patent/DE59404563D1/de
Priority to US08/227,555 priority patent/US5605568A/en
Priority to NO941338A priority patent/NO302489B1/no
Application granted granted Critical
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09D17/00—Pigment pastes, e.g. for mixing in paints
    • C09D17/004—Pigment pastes, e.g. for mixing in paints containing an inorganic pigment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/36—Coatings with pigments
    • D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen CaCO3-Talkum-Streich­ pigmentslurry, ein Verfahren zu seiner Herstellung, seine vor­ zugsweisen Verwendungen und eine neue Hilfsstoffkombination für die Pigmentvermahlung.
Gestrichene Papiere sind mit einer Masse gestrichen, die im wesentlichen ein Bindemittel und ein Pigment in Form eines mi­ neralischen Füllstoffs enthält. Eine Beschreibung der Bestand­ teile von Papierbeschichtungsmaterialien und ihre Anwendung ist z. B. im Buch von James P. Casey "Pulp and Paper Chemistry and Technology" Kapitel XIX, Bd. III (1961) gegeben.
In der Drucktechnik sind im wesentlichen drei verschiedene Ver­ fahren bekannt, nämlich Buchdruck, der Offsetdruck und der Tiefdruck.
Der Buchdruck ist ein sogenanntes Hochdruckverfahren. Wie beim Stempel steht die zu druckende Fläche erhaben in der Druckform. Mittels Walze wird die erhabene Bildfläche eingefärbt. Bei die­ sem Druckverfahren wird auch gestrichenes Papier verwendet, das Kaolin oder Calciumcarbonat enthält.
Der Offsetdruck ist ein sogenanntes Flachdruckverfahren, d. h. die druckenden und nichtdruckenden Teile liegen in einer Ebene. Sie unterscheiden sich dadurch, daß die druckenden Teile Fett (d. h. Druckfarbe) annehmen und abgeben, Wasser jedoch abweisen, während die nichtdruckenden Teile Wasser festhalten, aber Fett (Farbe) abweisen. Der rotierende Druckzylinder passiert zuerst die wasserführende und dann die farbführende Walze. Er druckt jedoch nicht direkt auf das Papier, sondern auf ein über einen Zylinder gespanntes Gummituch. Erst von diesem nimmt das Pa­ pier, mittels Zylinder gegen den Gummizylinder gedrückt, das Druckbild ab. Bei diesem Verfahren werden sowohl Kaolin als auch Calciumcarbonat als Streichpigmente verwendet.
Beim Tiefdruck liegen die druckenden Teile des Zylinders unter der polierten Oberfläche. Der Zylinder passiert zuerst die mit flüssiger Farbe gefüllte Wanne, dann den Rakel, ein Stahlline­ al, das die überschüssige Farbe wegnimmt, während die zum Druck bestimmte Farbe in Näpfchen so lange festgehalten wird, bis die­ se von dem das Papier führenden Pressur überrollt und die Farbe dabei herausgesaugt wird.
Für den Tiefdruck wird als Streichpigment in der Praxis ganz überwiegend nur Kaolin verwendet. Die Verwendung von Kaolin als Streichpigment in Tiefdruckpapieren ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, insbesondere schlechtes rheologisches Verhalten; dadurch ist es nicht möglich, mit hohem Feststoffge­ halt zu streichen, was hohe Energiekosten bei der Strichtrock­ nung bedingt; außerdem haben Streichpigmente auf Kaolinbasis in Tiefdruckpapieren sehr niedrige Weißgradwerte.
Weiterhin wird nach dem Stande der Technik sogenannter "Super­ clay" als Streichpigment in Tiefdruckpapieren verwendet.
Die Verwendung von Talkum als Streichpigment ist bereits unter­ sucht worden. In Finnland wird z. B. Talkum als Füllstoff in der Papierherstellung bereits seit den sechziger Jahren verwendet. Talkum ähnelt in seiner chemischen Struktur etwas dem Kaolin. Kaolin ist ein plättchenförmiges Aluminiumsilikat. Talkum ist auch ein plättchenförmiges Pigment, jedoch Magnesiumsilikat. Auch weichen die wichtigsten physikalischen Eigenschaften des Talkums nicht wesentlich von denen des Kaolins ab.
Aber auch Talkum weist eine Reihe von Nachteilen bei Einsatz in Papierstreichmassen auf: Wegen seiner chemischen Struktur ist Talkum hydrophob, was die Benetzung der Pigmentfläche bei Dis­ pergierungen erschwert und was auch eine gute Entlüftung wäh­ rend Dispergierungen voraussetzt. Auch setzt Talkum einen neuen Typ von Bindemitteln und eine andere Fahrweise in der Streich­ maschine im Vergleich zu Kaolin voraus, damit Wasserretention, Luftgehalt und Rheologie keine größeren Probleme verursachen.
Aufgrund dieser Nachteile wurde auch bereits versucht, eine Pigment-Mischung aus Kaolin und Talkum in Streichmassen für Tiefdruckpapiere und Rollen-Offset-Papiere einzusetzen (s. Tap­ pi Journal, Band 68, Nr. 11, S. 92 und 93, November 1985).
Aus dem "Wochenblatt für Papierfabrikation", 107, Seiten 909 bis 914 (1979) Nr. 23/24 ist es bereits bekannt, Zusätze von 5-10% Talkum zu Calciumcarbonat-Strichen zu verwenden, und zwar in Offsetpapieren.
Schließlich ist es aus Tappi Journal, Band 68, Nr. 11, S. 93, November 1985 ebenfalls bereits bekannt, eine Mischung von 85% Talkum und 15% Calciumcarbonat als Pigment-Mischung einzuset­ zen.
Die Vermahlung und Aufbereitung von Talkum alleine zu Slurries ist durch starke Hydrophobie des Produktes sehr schwierig. Des­ halb hat man nur für eine bessere Aufbereitung zur Erzielung höherer Feststoffgehalte in dem Slurry dem Talkum 15% CaCO3 zugesetzt, nicht aber aus Gründen besserer Streichfarben. Diese Mischung mit 85% Talkum und 15% CaCO3 ergibt hinsichtlich Papiereigenschaften im Tiefdruck keine Vorteile gegenüber der Talkum/Kaolinmischung. Es besteht sogar die Gefahr, daß durch den weiterhin niedrigen Feststoffgehalt in der Streichfarbe (der rheologisch positive Einfluß von CaCO3 beginnt erst bei Zusätzen um 50% und höher) der Papierglanz vermindert wird. Aufgrund zu hoher Rutsch- und Gleiteigenschaften dieser Strich­ oberfläche ist die Verarbeitbarkeit sehr problematisch.
Aus der EP 0 332 102 A2 ist bereits eine Pigmentmischung be­ kannt, die aus 40-80 Gew.-% Calciumcarbonat und/oder Dolomit und 20-60 Gew.-% Talkum oder 20-60 Gew.-% eines Tal­ kum-Kaolin-Gemischs oder 20-60 Gew.-% eines Talkum-Glimmer- Gemischs besteht. Dieses Gemenge wird durch Mischen der einzelnen Be­ standteile hergestellt. Es kann in der Papierindustrie, insbe­ sondere in der Streichmasse von Tiefdruckpapieren eingesetzt werden. Diese bekannte Pigmentmischung weist insbesondere fol­ gende Nachteile auf:
  • - Schlechte Dispergierbarkeit durch die Hydrophobie des Tal­ kums.
  • - Inhomogenitäten im angerührten Slurry durch Talkumagglome­ rate; dadurch sind Unregelmäßigkeiten in der Strichbildung festzustellen.
  • - Gemäß den Ausführungsbeispielen werden nur geringe Fest­ stoffgehalte erreicht.
Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, Kalzit und Talkum ge­ meinsam zu vermahlen. Aus der DE 33 12 778 C2 ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei eine Talkum- und Kalzitpulvermischung in Form einer wäßrigen Suspension nach dem Reibmahlungsverfah­ ren mikrovermahlen wird. Vorzugsweise wird dabei eine Talkum- Kalzit-Wassermischung mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 80 Gew.-% eingesetzt, wobei Talkum und Kalzit vorzugsweise in ei­ nem Mischungsverhältnis von 2 : 1 bis 1 : 3 verwendet werden.
Die Anmelderin hat versucht dieses Verfahren anzuwenden, ob­ wohl die DE 33 12 778 C2 kein einziges Ausführungsbeispiel ent­ hält. Es zeigte sich, daß der erforderliche Feststoffgehalt nicht erreicht werden konnte.
Die Anmelderin hat deshalb versucht, die üblichen Mahlhilfs­ mittel zu verwenden, um auf diese Weise bessere Ergebnisse zu erzielen. Solche Mahlhilfsmittel sind z. B. aus der DE 27 48 243 A1 bekannt, die sich auch auf ein Talkumpigment bezieht. Nach der DE 27 48 243 A1 wird Talkum während oder nach dem Granulieren mit einer oberflächenaktiven Substanz, einem Polyelektrolyt und einem Antischaummittel bzw. Carboxycellulose und Polyelek­ trolyt und gegebenenfalls auch anderen Zusätzen in Berührung gebracht und in Wasser oder einer Lösung von einem oder mehre­ ren dieser Substanzen aufgeschlämmt.
Trotz der Verwendung von bekannten Mahlhilfsmitteln zeigte es sich jedoch, daß nach dem Verfahren der DE 33 12 778 C2 eine starke Vergrauung des Endproduktes festzustellen war, daß schon unmittelbar nach der Vermahlung sehr hohe Viskositäts­ werte gemessen wurden und daß keine ausreichende Lagerstabili­ tät erzielt werden konnte.
Schließlich ist es aus "Wochenblatt für Papierfabrikation" 1991, Nr. 17, Seiten 662-665 bekannt, daß mit Talk/Carbonat­ mischungen gut bedruckbare Tiefdruckpapiere hergestellt werden können, wenn Auftragswerke benutzt werden, die höhere Streich­ maschinengeschwindigkeiten und niedrige Abrißhäufigkeiten er­ möglichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen CaCO3-Talkum-Pigmentslurry herzustellen, der insbesondere einen hohen Feststoffgehalt, eine niedrige Viskosität und eine gute Lagerstabilität aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Slurry besteht aus den folgenden vier covermahlenen Bestand­ teilen:
a. 24-64 Gew.-% CaCO3
b. 5-48 Gew.-% Talkum
c. 20-40 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,05-1,4 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,05-1,2 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittel
und daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
Alle Gewichtsprozent-Angaben der vorliegenden Anmeldung bezie­ hen sich auf absolut trockene (atro) Bestandteile.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge folgende Korngrößenver­ teilung auf:
a. 95-100% an Teilchen < 10 µm
b. 50-95% an Teilchen < 2 µm
c. 27-75% an Teilchen < 1 µm
d. 0,1-35% an Teilchen < 0,2 µm,
jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
Vorzugsweise besteht der Slurry aus den folgenden vier cover­ mahlenen Bestandteilen,
a. 28-61 Gew.-% CaCO3
b. 10-44 Gew.-% Talkum
c. 22-38 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,1-1,3 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,1-1,0 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittel
und das Pigmentgemenge weist einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm auf.
Vorzugsweise besteht der Slurry aus den folgenden vier cover­ mahlenen Bestandteilen,
a. 33-56 Gew.-% CaCO3
b. 14-37 Gew.-% Talkum
c. 25-36 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,2-1,2 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,2-0,6 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittel
und das Pigmentgemenge weist einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm auf.
Vorzugsweise besteht der Slurry aus den folgenden vier cover­ mahlenen Bestandteilen,
a. 39-51 Gew.-% CaCO3
b. 18-31 Gew.-% Talkum
c. 27-33 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,3-0,8 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,25-0,5 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittel
und das Pigmentgemenge weist einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm auf.
Vorzugsweise besteht der Slurry aus den folgenden vier cover­ mahlenen Bestandteilen
a. 44- 48 Gew.-% CaCO3
b. 21- 25 Gew.-% Talkum
c. 28,2-32,2 Gew.% Wasser und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,35-0,45 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,35-0,45 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittel
und das Pigmentgemenge weist einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm auf.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge einen mittleren statisti­ schen Teilchendurchmesser von 0,7-1,3 µm auf.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge folgende Korngrößenver­ teilung auf:
a. 96-100% an Teilchen < 10 µm
b. 60- 92% an Teilchen < 2 µm
c. 35-70% an Teilchen < 1 µm
d. 3 - 28% an Teilchen < 0,2 µm,
jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge einen mittleren statisti­ schen Teilchendurchmesser von 0,8-1,1 µm auf.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge folgende Korngrößenver­ teilung auf:
a. 98-100% an Teilchen < 10 µm
b. 68- 85% an Teilchen < 2 µm
c. 43- 62% an Teilchen < 1 µm
d. 9- 22% an Teilchen < 0,2 µm,
jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teilchen.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge einen mittleren statisti­ schen Teilchendurchmesser von 0,9 µm auf.
Vorzugsweise weist das Pigmentgemenge folgende Korngrößenver­ teilung auf:
a. 99% an Teilchen < 10 µm
b. 78% an Teilchen < 2 µm
c. 53% an Teilchen < 1 µm
d. 28% an Teilchen < 0,2 µm,
jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teilchen.
Vorzugsweise ist das Mahlhilfsmittel ein wasserlösliches Poly­ mer oder Copolymer mit einem Gehalt an sauren Gruppen, ausge­ wählt aus Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen oder ei­ nes ihrer wasserlöslichen Salze.
Vorzugsweise besteht das Mahlhilfsmittel aus den Polymeren und/oder Copolymeren von Acrylsäuren.
Vorzugsweise wird das Mahlhilfsmittel gebildet durch die Poly­ meren und/oder Copolymeren von Acrylsäuren, die vollständig neutralisiert sind durch a) mindestens ein Neutralisationsmit­ tel mit einer monovalenten Funktion und b) mindestens ein Neu­ tralisationsmittel mit einer polyvalenten Funktion oder ein Amin.
Vorzugsweise besteht das Mahlhilfsmittel aus der Fraktion der vollständig neutralisierten Acrylsäurepolymeren und/oder -copo­ lymeren, die eine spezifische Viskosität zwischen 0,3 und 0,8 besitzt.
Vorzugsweise ist das Mahlhilfsmittel ein Polymerisat oder Copo­ lymerisat von wenigstens einem der Monomeren und/oder Comonome­ ren aus der Gruppe der Acryl-, Methacryl-, Itacon-, Croton-, Fumarsäure und Maleinsäureanhydrid.
Vorzugsweise ist das Mahlhilfsmittel ein Na-Ca-Salz einer Poly­ acrylsäure.
Weitere zur Ausführung der Erfindung geeignete Mahlhilfsmittel sind in der europäischen Patentschrift 0 100 947 offenbart, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Vorzugsweise ist das Dispergiermittel ein wasserlösliches Poly­ mer oder Copolymer mit einem Gehalt an sauren Gruppen, ausge­ wählt aus Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen oder ei­ nes ihrer wasserlöslichen Salze.
Vorzugsweise besteht das Dispergiermittel aus den Polymeren und/oder Copolymeren von Acrylsäure.
Vorzugsweise ist das Dispergiermittel ein Kaliumsalz einer Po­ lyacrylsäure.
Vorzugsweise ist das Dispergiermittel ein Kaliumsalz eines Co­ polymerisats aus Acrylsäure und Butylacrylsäure.
Der erfindungsgemäße Slurry wird dadurch hergestellt, daß in an sich bekannter Weise das vorzerkleinerte CaCO3 mit dem vorzer­ kleinerten Talkum in wäßriger Suspension unter Zusatz der Hilfsstoffkombination naß covermahlen wird.
Alle in der vorliegenden Patentanmeldung genannten Feinheitsmerkmale der erfindungsgemäß hergestellten Produkte wurden durch Sedimentationsanalyse im Schwerefeld mit dem SEDIGRAPH 5100 der Firma Micromeritics, USA bestimmt. Dieses Gerät ist dem Durchschnittsfachmann bekannt und wird weltweit zur Bestimmung der Feinheit von Füllstoffen und Pigmenten verwendet. Die Messung erfolgte in einer 0,11gew.%igen, wäßrigen Na₄P₂O₇-Lösung. Die Dispergierung der Proben wurde mittels Schnellrührer und Ultraschall vorgenommen.
Die gemessene Teilchenverteilung wird in einer X-Y-Abbildung als Durchgangs-Summenkurve dargestellt (s. z. B. Belger, P., Schweizerische Vereinigung der Lack- und Farben-Chemiker, XVII. FATIPEC-Kongreß, Lugano, 23. bis 28. September 1984), wobei auf der X-Achse der Äquivalentdurchmesser gemäß DIN 66 160, S. 3 und auf der Y-Achse der Anteil an Teilchen in Gew.-% aufgetragen wird.
Die vorstehend definierten Feinheitsmerkmale wurden aus den mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhaltenen Kurven abgelesen bzw. errechnet.
Zu den vorstehenden Definitionen siehe auch Belger, P., Schwei­ zerische Vereinigung der Lack- und Farben-Chemiker, XVII. FATIPEC-Kongreß, Lugano, 23. bis 28. September 1984).
Die Messung der Korngrößenverteilung durch Sedimentationsanaly­ se setzt, wie der Durchschnittsfachmann weiß, voraus, daß die Dichte der Teilchen bekannt ist. Erfindungsgemäß handelt es sich um ein covermahlenes Pigmentgemenge bestehend aus Calcium­ carbonatteilchen und Talkumteilchen. Für beide Teilchenarten kann eine mittlere Dichte von 2,7 g/cm3 angenommen werden.
Alle in der Patentanmeldung genannten Viskositätswerte der er­ findungsgemäß hergestellten Produkte wurden mit dem BROOKFIELD- Viskosimeter RVTDV-II+ der Firma BROOKFIELD, U.S.A. bestimmt. Dieses Gerät ist dem Durchschnittsfachmann bekannt und wird weltweit zur Bestimmung der Viskosität von Flüssigkeiten und Slurries verwendet. Die Messungen erfolgten mit der Meßspindel Nr. 3 bei einer Drehzahl von 100 min-1 und einer Slurrytempera­ tur von 22 ± 2°C.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, Ver­ gleichsbeispielen und Anwendungsbeispielen, wobei alle Pro­ zentangaben Gewichtsprozente sind.
Ausführungsbeispiel
Das für die Covermahlung verwendete natürliche Calciumcarbonat wurde zunächst in an sich bekannter Weise trocken und/oder naß vermahlen und anschließend durch Klassierung nach Korngröße mittels Windsichter und/oder Hydrozyklon aufbereitet.
Das so zerkleinerte Calciumcarbonat wies folgende Korngrößen­ verteilung auf:
99% < 20 µm
82% < 10 µm
24% < 2 µm
13% < 1 µm.
Das für die Covermahlung verwendete Talkum wurde in an sich bekannter Weise durch trockene und/oder nasse Vermahlung und anschließend durch Klassierung nach Korngröße mittels Wind­ sichter und/oder Hydrozyklon aufbereitet.
Das so vorzerkleinerte Talkum wies folgende Korngrößenvertei­ lung auf:
86% < 20 µm
53% < 10 µm
9% < 2 µm
6% < 1 µm.
Für die Covermahlung wurden die vier erfindungsgemäßen Bestand­ teile in folgenden Anteilen vermengt:
46,7% nat CaCO3
23,3% Talkum
29,2% Wasser
0,8% Hilfsmittelkombination, bestehend aus
0,4% Mahlhilfsmittel in Form eines Na-Ca- Salzes einer Polyacrylsäure,
0,4% Dispergiermittel in Form eines K-Sal­ zes eines Copolymerisats aus Acrylat und Butylacrylat.
Die Covermahlung wurde in einer Rührwerkskugelmühle ausgeführt und dadurch der CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry folgender Korngrößenverteilung hergestellt:
99% < 10 µm
74% < 2 µm
49% < 1 µm
12% < 0,2 µm
Diese Korngrößenverteilung entspricht einem mittleren statisti­ schen Teilchendurchmesser von 1,1 µm.
Das Produkt weist folgende weitere Kennzeichen auf:
Weiße Elrepho R 457:|90%
Feststoffgehalt des Slurries: 69%
Viskosität (nach 15 min Rühren des Slurries): 200 mPas
Die Lagerstabilität des Slurries wird ausgedrückt durch die Viskosität, auf die er sich im ungerührten Zustand einstellt:
Viskosität (ungerührt nach 14 Tagen):  400 mPas.
Dieser Wert entspricht einer überraschend guten Lagerstabilität des Slurries.
Anwendungsbeispiele und Vergleichsbeispiele
In oben beschriebener Weise wurde ein Slurry-Produkt herge­ stellt und im Vergleich zu Streichpigmentslurries gemäß dem Stand der Technik in der Papierstreichfarbe geprüft.
1. Streichpigment:  Superclay (Kaolin)
(entsprechend dem Stand der Technik)
2. Streichpigment:  HYDROCARB 90-MO (nat. CaCO3)
(entsprechend dem Stand der Technik)
3. Streichpigment:  CaCO3-Talkum Streichpigmentslurry
(entsprechend der Erfindung)
  • - Für das 1. Streichpigment wurden basierend auf 100 GT Su­ perclay folgende Produkte zur Streichfarbenherstellung verwendet:
    Bindemittel (acrylsäureesterhaltiges Mischpolymerisat, selbstverdickend)
    5,0 GT atro
    Dispergiermittel (Na-Polyacrylat) 0,3 GT atro
    Calciumstearat 0,8 GT atro
    (GT = Gewichtsteile; atro = absolut trocken)
    Der Feststoffgehalt der Streichfarbe wurde auf 54,5% ein­ gestellt.
  • - Für das 2. Streichpigment wurden, ebenfalls basierend auf 100 GT Pigment folgende Produkte zur Streichfarbenherstel­ lung verwendet:
    Bindemittel (acrylsäureesterhaltiges Mischpolymerisat, selbstverdickend)
    5,0 GT atro
    Calciumstearat 0,8 GT atro
    Der Feststoffgehalt der Streichfarbe wurde auf 64,5% ein­ gestellt.
  • - Für das 3. Streichpigment wurde die Streichfarbenrezeptur wie bei 2. gewählt. Der Feststoffgehalt der Streichfarbe wurde auf 59,8% eingestellt.
Wie die folgende Tabelle 1 zeigt, konnte mit dem erfindungsge­ mäßen Pigmentslurry ein hoher Feststoffgehalt von 59,8% ein­ gestellt werden, obwohl die Verarbeitungsviskosität sehr viel niedriger war im Vergleich zu Kaolin, der das typische Streich­ pigment nach dem Stand der Technik ist.
Tabelle 1
Streichbedingungen für ein LWC-Tiefdruckpapier
Streichrohpapier:
36 g/m2 holzhaltig
Strichauftrag: Oberseite (OS): 9 g/m2
Siebseite (SS): 10 g/m²
Streichaggregat: Labor-Blade-Coater
20 m/min Arbeitsgeschwindigkeit
Trocknung: IR-Trockner
Satinage: Zweiwalzen-Labor-Kalander
3mal pro Seite
900 N/cm Liniendruck
90°C Walzentemperatur
Prüfbedingungen
Glanz:
nach Tappi im 75° Ein- und Abstrahlwinkel
Rauhigkeit: mit dem Parker Printer Surf PPS 78
Bedruckbarkeit: Heliotest (20 missing dots, 40 kp, mm)
Opazität: Differenzmessung in %
Glätte: Sek. Glätte Bekk
Weiße: Weiße R-457 + UV
Prüfresultate:
Tabelle 2
Die Meßergebnisse zeigen für das erfindungsgemäße Streichpig­ ment überraschend gute Eigenschaften. Insbesondere die Bedruck­ barkeit, die die wichtigste Eigenschaft eines Pigments für den Tiefdruck darstellt, ist überraschend deutlich höher als beim Kaolin. Aber auch Weißgrad, Rauhigkeit und Glätte zeigen Vor­ teile im Vergleich zum Kaolin als Stand der Technik. Die Opazi­ tät ist vergleichbar bei etwas geringerem Papierglanz.
Der erfindungsgemäße CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry kann insbesondere vorteilhaft Verwendung finden in der Papierindu­ strie, besonders zur Herstellung einer Streichmasse für die Papierindustrie, ganz besonders vorteilhaft zur Herstellung einer Streichmasse für Tiefdruckpapiere.
Hervorragend geeignet ist das erfindungsgemäße Produkt zur Her­ stellung einer Streichmasse für leichtgewichtige gestrichene Tiefdruckpapiere (LWC), insbesondere auch bei hoher Auftrags­ geschwindigkeit (bis 1500 m/min).
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Produkt auch gut geeig­ net zur Herstellung von Rollen-Offsetpapieren, insbesondere zur Herstellung von leichtgewichtigen gestrichenen Rollen-Offsetpa­ pieren (LWC-Rollen-Offsetpapieren).
Die Erfindung weist insbesondere folgende Vorteile auf:
  • - hoher Feststoffgehalt
  • - niedrige Viskosität und hohe Lagerstabilität des Slurries
  • - ausgezeichnete Bedruckbarkeit in Tiefdruckpapieren bei höherer Papierweiße, besserer Glätte und geringerer Rau­ higkeit der Papiere.

Claims (30)

1. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry, enthaltend ein CaCO3- Talkum-Pigmentgemenge, Wasser und Mahlhilfsmittel, dadurch gekennzeichnet,
daß er besteht aus den folgenden vier covermahlenen Be­ standteilen: a. 24-64 Gew.-% CaCO3
b. 5-48 Gew.-% Talkum
c. 20-40 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,05-1,4 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,05-1,2 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittelund daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
2. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pigmentgemenge folgende Korngrößenverteilung auf­ weist: a. 95-100% an Teilchen < 10 µm
b. 50- 95% an Teilchen < 2 µm
c. 27- 75% an Teilchen < 1 µm
d. 0,1-35% an Teilchen < 0,2 µm,jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
3. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er besteht aus den folgenden vier covermahlenen Be­ standteilen, a. 28-61 Gew.-% CaCO3
b. 10-44 Gew.-% Talkum
c. 22-38 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,1-1,3 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,1-1,0 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittelund daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
4. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er besteht aus den folgenden vier covermahlenen Be­ standteilen, a. 33-56 Gew.-% CaCO3
b. 14-37 Gew.-% Talkum
c. 25-36 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,2-1,2 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,2-0,6 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittelund daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
5. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er besteht aus den folgenden vier covermahlenen Be­ standteilen, a. 39-51 Gew.-% CaCO3
b. 18-31 Gew.-% Talkum
c. 27-33 Gew.-% H2O und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,3-0,8 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,25-0,5 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittelund daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
6. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er besteht aus den folgenden vier covermahlenen Be­ standteilen: a. 44-48 Gew.-% CaCO3
b. 21-25 Gew.-% Talkum
c. 28,2-32,2 Gew.% Wasser und
d. einer Hilfsstoffkombination aus
0,35-0,45 Gew.-% handelsüblicher Mahlhilfsmittel und
0,35-0,45 Gew.-% handelsüblicher Dispergiermittelund daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teilchendurchmesser von 0,4 µm-1,5 µm aufweist.
7. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teil­ chendurchmesser von 0,7-1,3 µm aufweist.
8. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge folgende Korngrößenverteilung auf­ weist: a. 96-100% an Teilchen < 10 µm
b. 60- 92% an Teilchen < 2 µm
c. 35- 70% an Teilchen < 1 µm
d. 3-28% an Teilchen < 0,2 µm,jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
9. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teil­ chendurchmesser von 0,8-1,1 µm aufweist.
10. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge folgende Korngrößenverteilung auf­ weist: a. 98-100% an Teilchen < 10 µm
b. 68- 85% an Teilchen < 2 µm
c. 43- 62% an Teilchen < 1 µm
d. 9- 22% an Teilchen < 0,2 µm,jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
11. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge einen mittleren statistischen Teil­ chendurchmesser von 0,9 µm aufweist.
12. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigmentgemenge folgende Korngrößenverteilung auf­ weist: a. 99% an Teilchen < 10 µm
b. 78% an Teilchen < 2 µm
c. 53% an Teilchen < 1 um
d. 28% an Teilchen < 0,2 µm,jeweils bezogen auf den Äquivalentdurchmesser der Teil­ chen.
13. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel ein wasserlösliches Polymer oder Copolymer mit einem Gehalt an sauren Gruppen, ausgewählt aus Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen oder eines ihrer wasserlöslichen Salze ist.
14. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel aus den Polymeren und/oder Copoly­ meren von Acrylsäuren besteht.
15. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel durch die Polymeren und/oder Copo­ lymeren von Acrylsäuren gebildet wird, die vollständig neutralisiert sind durch a) mindestens ein Neutralisa­ tionsmittel mit einer monovalenten Funktion und b) minde­ stens ein Neutralisationsmittel mit einer polyvalenten Funktion oder ein Amin.
16. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel aus der Fraktion der vollständig neutralisierten Acrylsäurepolymeren und/oder -copolymeren besteht, die eine spezifische Viskosität zwischen 0,3 und 0,8 besitzt.
17. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel ein Polymerisat oder Copolymerisat von wenigstens einem der Monomeren und/oder Comonomeren aus der Gruppe der Acryl-, Methacryl-, Itacon-, Croton-, Fumarsäure und Maleinsäureanhydrid ist.
18. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlhilfsmittel ein Na-Ca-Salz einer Polyacrylsäu­ re ist.
19. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ein wasserlösliches Polymer oder Copolymer mit einem Gehalt an sauren Gruppen, ausgewählt aus Carboxylgruppen und/oder Sulfonsäuregruppen oder eines ihrer wasserlöslichen Salze ist.
20. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel aus den Polymeren und/oder Copo­ lymeren von Acrylsäure besteht.
21. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ein Kaliumsalz einer Polyacryl­ säure ist.
22. CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurry nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel ein Kaliumsalz eines Copolymeri­ sats aus Acrylsäure und Butylacrylsäure ist.
23. Verfahren zur Herstellung des CaCO3-Tal­ kum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das vorzerkleinerte CaCO3 mit dem vorzerkleinerten Talkum in wäßriger Suspension unter Zusatz der Hilfsstoffkombination naß covermahlen wird.
24. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche in der Papierindustrie.
25. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung einer Streichmasse für die Papierindustrie.
26. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung einer Streichmasse für Tiefdruckpapiere.
27. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung einer Streichmasse für leichtgewichtige gestri­ chene Tiefdruckpapiere (LWC).
28. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung von leichtgewichtigen gestrichenen Tiefdruckpa­ pieren (LWC) bei hoher Auftragsgeschwindigkeit (bis 1500 m/min).
29. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung von Rollen-Offsetpapieren.
30. Verwendung des CaCO3-Talkum-Streichpigmentslurries nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Her­ stellung von leichtgewichtigen gestrichenen Rollen-Offset­ papieren (LWC-Rollen-Offsetpapieren).
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