192063. lajstromszámú szabadalom • Poralakú papíripari szervetlen töltőanyag kompozíció
1 192.063 2 A találmány tárgya aktív hatású, önmagában is nagy retenciójú szervetlen töltőanyag kompozíció, melynek alkalmazásával gazdaságosan oldható meg a nagy hamutartalmú papírok gyártása, a papírok szerkezeti és szilárdsági tulajdonságainak csökkenése nélkül. A kompozíció 65-98 tömeg% papíripari hagyományos szervetlen töltőanyagot, 2-35 tömeg% alumíniumsót, célszerűen alumíniumszulfátot, nátrium-aluminátot, vagy azok keverékét a töltőanyag kompozíció összes tömegére vonatkoztatva, valamint 0,1—6 tömeg% poralakú kationos polielektrolitot tartalmaz. A találmány feladata, hogy olyan töltőanyag kompozíciót bocsásson a papíripari rendelkezésére, amelynek segítségével a töltőanyagveszteség jelentősen lecsökkenthető és növelhető a vele készült papír hamutartalma, újszerű módon a szilárdsági tulajdonságok jelentős rontása nélkül. A töltőanyag kompozíció alkalmazása során járulékos hatásként csökken az enyvezőanyag fajlagos szükséglete és csökken a körvíz szerves és szervetlen lebegőanyag tartalma. A töltőanyag, a finomrostok, valamint az enyvező és egyéb segédanyagok, mint pl. nedvesszilárdító szerek, keményítők, színezékek retenciójának javulása, valamint a szilárdságnövekedés ezideig nem várt és jelentős gazdaságié redménnyel jár. A papíripar a szervetlen ásványi anyagok közül töltőanyagként a következőket használja: — szilikátok (pl. kaolin, talkum, stb.) — szulfátok (pl. BaS04, stb.) — karbonátok (pl. MgC03, CaC03, stb.) — oxidok (pl. Ti02, ZnO, stb.) — szulfidok (pl. ZnS, stb.) A felsorolt töltőanyagok közül az ipari gyakorlatban legnagyobb mennyiségben a kaolint, talkumot — valamint speciális célok elérésére — BaS04-ot és Ti02 -ot alkalmaznak. A töltőanyagokból a papíripari felhasználás során vizes szuszpenziót állítanak elő, majd ezt a cellulózrost szuszpenzióhoz adagolják. A papírgyártás során megfigyelhető a töltőanyagok jelentős mértékű vesztesége-A veszteség mértéke függ: — az adagolt töltőanyag fajtájától, — az adagolt töltőanyag mennyiségétől — és a papírgyártástechnológiai körülményektől, mint pl. géptípus, szitatípus, vákuu, mértéke, töltőanyag adagolás mértéke, adagolt segédanyagok típusa és mennyisége, stb.) A töltőanyagok jelentős mértékű veszteségének oka elsősorban az, hogy a hagyományos technológiával előállított szervetlen ásványi eredetű töltőanyagok és az ipari cellulózrost típusok vizes szuszpenzióban negatív felületi töltéssel rendelkeznek méréseink szerint. A méréseket Pen—Kern Laser Zee Meter 500 A /USA/ berendezésen végeztük: például: cellulózrost szegi kaolin osztrák kaolin (Aspanger A-2) (Aspanger A-3) cseh kaolin zéta-potenciál — 13...—27 mV -28...-32 mV-16...-20 mV -18...-32 mV -15. ..-25 mV 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 görög kaolin-16.. .-22 mV Ti02-40.. .-50 mV osztrák talkum-30.. .-40 mV Zeolex 133 (szint. szilikát típusú töltőanyag) Zeofinn Oy-Finnország-35.. .-40 mV A cellulózrost, valamint a töltőanyag részecskék vh zes közegben erősen negatív felületi töltésük következtében kölcsönösen taszítják egymást, melynek eredményeként a töltőanyagrészecskék jelentős mennyisége a cellulóz rövidrostokkal együtt (rost-törmelék, finomrost) a gyártási vízzel keresztül haladnak a papírgépi szitán. Ismeretes, hogy retenciószerekkel javítható a cellulózrost és a töltőanyag retenciója. A technika jelenlegi állása szerint a kiindulási papíripari szuszpenzió — amely cellulózrostokból, töltőanyag és segédanyagrészecskékből áll, melyek negatív felületi töltéssel rendelkeznek —, részecskéi a lapképzés előtt a rostszuszpenzióhoz adagolt retenciószer hatására különböző mértékben elveszítik negatív töltésüket, így a rendszerben homo-, ill. heterokoagulációs folyamatok indulnak meg és javul a cellulózrost, valamint a töltőanyagrészecskék retenciója. E közismert papíripari technológiai tanítás lényegét felismerve világossá vált, hogy a cellulózrostok és egyéb adalékanyagok felületi töltését negatív értéken hagyva stabilis, pozitív felületű részecskékkel rendelkező töltőanyag kompozíciót a papíripari rendszerhez adagolva a töltőanyagvisszatartás értéke növelhető. E felismerést kihasználva állítottuk elő további eljárásunkkal a szuszpenziójában stabilis, pozitív töltéssel rendelkező töltőanyag kompozíciót. Azt tapasztaltuk, hogy a talámány szerinti töltőanyag kompozíció alkalmazása esetén a töltőanyag a cellulóz roston megkötődik és a veszteség minimálisra csökken. A találmány szerinti töltőanyag kompozíció vízzel szuszendálva pozitív felületi töltéssel rendelkező szuszpenziót ad. így töltőanyag kompozíciónkkal gazdaságosan lehetelőállítani nagyobb hamutartalommal papírt, azonban ki kell küszöbölni a hamutartalom növelésével bekövetkező jelentős szilárdságcsökkenést is ahhoz, hogy nagy hamutartalommal a felhasználói igényeket is jól kielégítő papír legyen előállítható. Ezt a feladatot oldja meg módszerünk, a korábbi megoldásoktól teljesen eltérő és teljesen újszerű eredményeket biztosítva, amikoris olyan porformájú polielektrolitokat alkalmazunk a töltőanyag kompozícióban, amelyek hatásukat lassabb oldékonyságuk következtében csak akkor fejtik ki, amikor az alumíniumsók ionjai már a töltőanyag részecskék felületét pozitívra töltötték. Ilyenkor a polielektrolit makromolekulák kötődve a töltőanyagrészecskék felületén, aktív csoportokat képeznek, amelyek hajlamosak lesznek másodlagos kémiai kötőerőkkel kapcsolódni a cellulózrostokhoz, valamint a segédanyagok részecskéihez. E kötések eredményeként a töltőanyagkompozíciónk aktív szerepet tölt be a papírlap szerkezetében, eltérően a hagyományos töltőanyagtól és nem csökkenti ennek szerkezeti és felületi szilárdságát. A találmány szerinti töltőanyagot oly módon állítjuk elő, hogy az ismert töltőanyag gyártástechnológia utolsó lépcsőjében a töltőanyag szárítás után a légszáraz töltőanyaghoz a kompozíció összes tömegére vonatkoztatva 2-35% légszáraz poralakú alumíniumsót, 2
