Способ получения наполнителя
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()833500 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.07.79 (21) 2801207/23-26 (51) М. К .
С 01 В 33/26//
D 21 D 3/00 с присоединением заявки №вЂ”.Гасударственный квмнтвт (23) Приоритет—
Опубликовано 30.05.81. Бюллетень № 20
Дата опубликования описания 10.06.81
IIo делам нзввретеннй н вткрмтнй (53) УДК 661.183..6 (088.8) (72) Авторы изобретения
С. Д. Дементьева, В. С. Сажин, С. Г. Пр
А. И. Волковская, Е. А. Назаренк
Институт общей и неорганической хими и Украинское научно-производственное о бумажной промышлен (71) Заявителк (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ
Изобретение относится к получению тонкодисперсного алюмосиликата, применяемого в качестве наполнителя при изготовлении бумаги и каучука, а также в качестве пигмента в красильной промышленности.
Известен способ получения наполнителя ну ем обработки кремнещелочных растворов известью или известковым молоком (1).
Однако наполнитель по этому способу получается жестким и выщипывается при каландировании бумаги.
Известен также способ получения наполнителя при взаимодействии продукта каустификации кремнещелочных растворов гидро окисью кальция с раствором сульфата алюминия (Я) .
Технология приготовления этого наполнителя многостадийна и аппаратурное оформление довольно громоздкое.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения наполнителя, включающий взаимодействие кремнещелочного раствора с алюминатом натрия в присутствии избытка хлористого аммония при нагревании. Образующийся осадок фильтруют, сушат и измельчают. Получают белый тонкодисперсный порошок с размером зерен менее
0,05 мкм и содержащий, %: ЯОа 65 — 80;
А1дОз 2 — 30; ХасО 1,0 — 1,5 и НсО 10 — 15 (3).
Однако получаемый известным способом. наполнитель обладает низким коэффициентом светопреломления (N = 1,46 — 1,48) и высокой дисперсностью, что не обеспечивает высоких значений прочности и непрозрачности бумаги.
Цель, изобретения — увеличение прочности и непрозрачности бумаги.
Поставленная цель достигается тем, что алюминат натрия используют в количестве
110 — 150% от стехиометрии по отношению к двуокиси кремния, содержащейся в кремнещелочном растворе с последующим связыванием избытка алюмината натрия в трехкальциевый гидроалюминат введением раст1$ вора хлористого кальция.
Кроме того, раствор хлористого кальция используют с температурой 70 — 80 С.
Технология способа состоит в следующем
К кремнещелочному раствору, содержащему 50 — 100 г/л SiO и молярное отноше2Е ние Si+:Na O = (2:1) — (3:1), нагретому до 90 — 98 С, приливают при перемешивании горячий (60 — 70 С) раствор алюмината натрия, содержащий 200 — 280 г/л А1аОа. и
833500
<о
300 — 3 0 г/л Na O. Количество алюмината натрия, вводимого для разложения кремнещелочного раствора, составляет 110 — 150% стехиометрии к $10 по реакции
Йа 0рйО НаО+2йаК(ОЯ» $
О р цзус 3Яа щ НцО 3ЯаОН где « — молярное отношени" SIO .МадО.
Длительность взаимодействия реагентов составляет 30 — 60 мин, затем в пульпу вводят горячий (70 — 80 С) раствор хлористого кальция в количестве, достаточном для связывания избытка глинозема в нерастворимый трехкальциевый гидроалюминат по реакции
2йа4ЦОН)р+ЗСаОа + 4N O -
- 3CeО Юга 6 дг0 Фа С(Реакционйую массу перемешивают еще
30 мин при 95 — 98 С. Затем пульпу фильтруют, осадок промывают водой и сушат.
Образующийся продукт содержит, %: SIO@
33 — 46; А1 0 . 20 — 28; Na 5 — 15; Cl 1 — 4 и п.п.п. 16 — 24, с дисперсностью 0,3 — 0,5 мкм, . который используют как наполнитель для тонкой типографской бумаги. Пример .1. 386 мл кремнещелочного раствора, содержащего 207 г/л $10 и„/МЙ= 2,38, разбавляют 102 мл воды, нагревают до 95 С и при постоянном перемешивании приливают 312 мл алюминатного раствора, содержащего 200 г/л А!аз и А у= 2,4. Реакционную массу выдерживают 1 ч при 95 С и постоянном перемешивании, а затем добавляют 19,7 r СаС1, растворенного в 50 мл воды и ведут реакцию еще 30 мин при тех же условиях. Сухой осадок отфильтровывают, промывают водой и высушивают. Сухой осадок содержит, %: SION 39,7; А! 0, 26,5; СаО 5,1; NaqO 11,0; Cl 2,0 и п.п.п. 15,6, Пример 2. К 25,0 мл кремнещелочного раствора, содержащего 104 г/л $10» и 44,8 г/л Na А1 0э и 145 г/л Ма О. После 40 мин взаимодействия компонентов при заданной температуре добавляют 1,5 r CaCI, растворенного в 10 мл воды, и продолжают перемешивание еще 30 мин при тех же условиях. Отфильтрованный осадок промывают и высушивают. Готовый продукт содержит, SION 42,6; AI O> 21,2; NazO 13,0; СаО 4,8; Cl. ),0 и п.п.п. 16,8. Пример-3. К 24,2 мл кремнещелочного раствора, содержащего 207 г/л $10 и,и = 2,38, нагретого до 98 С при перемешивании добавляют 35,6 мл алюминатного раствора, содержащего 150 г/л А1«05 и аСку= 2,4. После 60 мин взаимодействия компонентов добавляют 6,05 г CaCI, растворенного в 10 мл воды, и продолжают перемешивание го 25 зо 4О 55 реакционной массы еще 30 мин при заданной температуре. Осадок отфильтровывают, промывают и сушат. Сухой продукт содержит, % Si0 35,5; А!О 27,3; СаО 10,3; С! 3,0; NagO 13,5 и п.п.п. 11,4. Характеристика образцов бумаги, полученных при,использовании наполнителей с разной дозировкой алюмината, приведена в табл. 1. При дозировке более 150% алюмината натрия образующееся количество трехкальциевого гидроалюмината уже значительно, в этом случае новая фаза кристаллизуется в виде крупных округлых зерен 7 — 13 мкм), которые плохо удерживаются в бумаге (легко вымываются из волокон целлюлозы) поэтому теряется эффективность этого соединения как наполнителя. При дозировке менее 110% алюмината количество образующегося трехкальциевого гидроалюмината очень незначительно и поэтому наполнитель по свойствам близок к наполнителю, получаемому по известному способу. Данные качества бумаги, полученной при использовании известного и предлагаемого наполнителей приведены в табл. 2. Как следует из табл. 2, предлагаемый наполнитель увеличивает непрозрачность бумаги на 3,6 — 4,37% . Объясняется это тем, что наполнитель представляет собой алюмосиликат типа содалита, модифицированный трехкальциевым гидроалюминатом. Так как коэффициенты светопреломления в этих соединений значительно различаются (соответственно 1,483 и 1,603), суммарный коэффициент возрастает и увеличивает непрозрачность бумаги. Бумага с предлагаемым наполнителем имеет высокие показатели по механической прочности, разрывная длина ее втрое больше (соответственно 6000 †63 м и 1900— 1920 м). Объясняется это разной природой наполнителей: известный наполнитель алюмосиликат и предлагаемый — алюмосиликат, покрытый трехкальциевым гидроалюминатом, имеют разную твердость и поэтому оказывают разное абразивное действие. на волокна целлюлозы. Увеличение непрозрачности и механической прочности бумаги позволяет снизить толщину бумаги, а следовательно, при одном и том же объеме книги, вместить значительно больше печатной информации. Кроме того, наполнитель имеет более высокий процент удержания, чем известный (соответственно 55,9 — 60,0 и 39,0 — 43,0), а это способствует его более экономному расходу и уменьшает загрязненность промстоков. 833500 Таблица 1 100 95,2 90,4 14,9 95,3 90,2 16,8 110 96,0 18,4. 49,7 95,2 16,5 54,0 8300 79,0 130 96,2 94,7 19,2 60,6 95,8 6100 79,4 94,7 19,6 60,5 96,0 6000 79,6 140 93,8 55,9 60,3 95,4 6200 79,6 93,6 170 96,4 5600 78,4 91,0 5400 79,5 91,3 96,0 Та блица 2! 1920 77,9 90,4 39,0 l4,9 1900 78,2 90,2 16,8 43,0 19,2 Предла гав- 96,2 6300 79,0 94,7 мый 96 0 6000 79 6 93 8 16,2 95,2 Известный 1920 77,9 1900 78,2 4900 78,2 5200 77,9 90,6 91,0 16,2 17,0 17,6 17,7 39,0 43,0 48,0 50,1 60,60 55,9 833500 Формула изобретения Составитель Л. Андруикая Техред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко Тираж 505 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор В. Матюхийа Заказ 3880/16 1. Способ получения наполнителя, используемого в производстве бумаги, включающий взаимодействие кремнешелочного раствора и раствора алюмината натрия при нагревании с последующей фильтрацией полученного осадка, его промызкой и сушкой, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности и непрозрачности бумаги, алюминат натрия используют в количестве 110— ! 50% от стехиометрии по отношению к двуокиси кремния, содержащейся в кремнещелочном растворе, с последующим связыванием избытка алюмината натрия в трехкальциевый гидроалюминат введением раствора хлористого кальция. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор хлористого кальция используют с температурой 70 — 80 С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР 1o № 281438, кл. С 01 В 33/24, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР № 136541, кл. С Ol В 33/26, 1960. 3. Патент Великобритании № 84! 831, кл. 1(3), А, 1968 (прототип).
