DE2830699A1 - Verfahren zur herstellung einer waessrigen dispersion, die mit einem fuellstoff zur papierherstellung verwendet wird und ein solubilisiertes polymeres bindemittel enthaelt - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer waessrigen dispersion, die mit einem fuellstoff zur papierherstellung verwendet wird und ein solubilisiertes polymeres bindemittel enthaeltInfo
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Description
Die Erfindung betrifft polymere Materialien, die im allgemeinen
mit Füllstoffen zur Herstellung von Papier, wie Ton, Lithopone, Bariumsulfat, Titanpigment, Talk, Satinweiß oder
Calciumcarbonat, wie z. B. Kreide, verwendet werden.
Derartige mineralische Füllstoffe werden dem Eintrag zur Herstellung von verschiedenen Papiertypen zugesetzt. Mit zunehmendem
Mengenverhältnis des Füllstoffs zu der Cellulose nimmt die Opazität des Papiers zu, die Festigkeitseigenschaften
nehmen jedoch ab. Darüber hinaus gehen die Füllstoffe in das Wasser verloren, das aus der naßgebildeten Papierbahn
abläuft, so daß man gewöhnlich sog. Retentxonshilfsstoffe
zusetzt. Es handelt sich dabei normalerweise um Polymere mit hohem Molekulargewicht, die dazu neigen, zusammen mit den
Füllstoffteilchen und den feinen Cellulosefasern auszuflocken.
Füllstoffe können ferner als solche in Suspension mit Polymeren mit einem Ausflockungseffekt vor der Einführung des
Füllstoffs in dem Papiereintrag zur Erzeugung von sog. zuvor ausgeflockten Füllstoffen behandelt werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Solubilisierung eines
polymeren Materials auf kontinuierlicher Basis, das in Gegenwart eines derartigen Füllstoffs als Bindemittel und
möglicherweise als Ausflockungsmittel dient. Die Erfindung betrifft insbesondere die kontinuierliche Solubilisierung
von polymeren Materialien, die Stärkeverbindungen enthalten,
im allgemeinen des vorgelatinisierten Typs, die als kaltwasserlösliche Stärken bezeichnet werden, ferner die kontinuierliche
Herstellung von zuvor ausgeflockten Füllstoffen, die mit einem derartigen solubilisierten Material für eine
Verwendung zur Papierherstellung hergestellt werden.
Ferner betrifft die Erfindung Polymerdispersionen sowie
zuvor ausgeflockte Füllstoffdispersionen, die nach diesem
Verfahren hergestellt werden. Die Erfindung kann auf poly-
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mere Materialien angewendet werden, wobei die Bindemittel- und Ausflockungsmittelfunktionen durch das gleiche polymere
Bindemittel oder durch ein polymeres Bindemittel und eine andere Komponente oder andere Komponenten , die polymer sein
können, z,ur Verfügung gestellt werden, und zwar in Gegenwart oder Abwesenheit wenigstens eines Füllstoffs oder Pigments für Papier.
Man kann feststellen, daß. polymere Substanzen, die bezüglich
der Wirksamkeit oder niedriger Kosten geeignet sind, nur langsam oder schwierig in einen geeigneten Zustand einer wäßrigen
Dispersion zu bringen sind, insbesondere wenn ein Erhitzen vermieden werden soll ^ Dies ist insbesondere bei Polymeren
mit hohem Molekulargewicht sowie bei Polymeren auf Stärkebasis, d. h. polymeren Materialien, die eine Stärkekomponente
enthalten, der Fall, wobei der letztere Fall als Beispiel · für polymere Bindemittel angegeben wird, auf welche die Erfindung
mit besonderem Vorteil angewendet werden kann.
Eine wäßrige Dispersion, die polymere Materialien enthält,
die für den vorgesehenen Verwendungszweck geeignet sind, ist eine solche, in welcher die Materialien solubilisiert
sind, d. h. auf im wesentlichen molekularer Basis und nicht bloß auf der B'tsis von Einzelteilchen dispergiert sind.
In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff "Lösung" nicht nur eine echte molekulare Lösung zu verstehen, vielmehr
fallen auch Dispersionen des Polymeren unter diesen Begriff, wobei das Polymere so stark solubilisiert ist, daß die Dispersion
visuell homogen ist, falls sie nicht sogar visuell klar ist, wobei im wesentlichen keine Materialien als einzelne
Teilchen oder Kügelchen sichtbar sind. Zur Herstellung einer derartigen Lösung sind drei Merkmale wesentlich: es
muß eine gründliche Dispersion der Ausgangsteilchen als solchen in Wasser erfolgen, d, h. als Einzelteilchen, ferner
muß ein Quellen der Teilchen durch Wasser oder eine Absorption von Wasser durch die Teilchen erfolgen, außerdem muß
in gesteuertem Ausmaße eine Scherwirkung, beispielsweise durch Vermischen, ausgeübt werden, so daß die Dimensionen
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der feinverteilten Teilchen in der Größenordnung von Molekülen liegen, wobei jedoch keine zu starke Molekülspaltung
erfolgen darf.
Das Problem der Gewinnung einer zufriedenstellenden solubilisierten
Dispersion des polymeren Materials, insbesondere unter Einsatz von Polymeren auf Stärkebasis, wird erfin—
dungsgemäß durch die Notwendigkeit verschärft, daß man es
mit Feststoffgehalten von 0,5 Gew.-% oder darüber zu tun hat, die in diesem Zusammenhang relativ hoch sind.
Bisher wurde normalerweise ein Chargensolubilisierungssystem
verwendet, wobei das polymere Material Wasser in einem mit einem geeigneten Rührer ausgestatteten Kessel zugesetzt
wird, in dem die Dispergierung und anschließende Quellung
und Solubilisierung unter einer Scherwirkung während einer Zeitspanne von beispielsweise 10 bis 30 Minuten erfolgt. Das
solubilisierte Material wird dann entweder in ein Lagerungsgefäß überführt, von welchem es einer dosierten Zufuhr des
oder der Füllstoffe zudosiert wird, oder in ein zweites mit einem Rührer versehenes Gefäß überführt und chargenweise
mit einer Suspension eir.es oder mehrerer Füllstoffe vermischt und dann dem Papierherstellungsverfahren zudosiert. Das
Cborgensystem kann manuell oder automatisch zur Erzeugung
einer kontinuierlichen Zufuhr ausgeführt werden. Um jedoch eine große Papierherstellungsmaschxne bedienen zu können,
erfordert das Chargenverfahren Kessel mit großen Volumina, wobei sich das hergestellte Material bei der Lagerung durch
eine bakteriologische Wirkung zersetzen kann. Dabei können Füllstoffteilchen, insbesondere Ton, einen Teil des polymeren
Materials absorbieren, so daß ihre Bindewirkung und Ausflockungseigenschaften verlorengehen. Ferner besteht
die Gefahr, daß beim zu starken Vermischen eine zu große Scherwirkung ausgeübt wird.
Es ist zweckmäßig, eine Zufuhr des polymeren Materials des angegebenen Typs zu erzeugen, die auf kontinuierlicher Basis
solubilisiert worden ist. Es ist ferner zweckmäßig, das
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Solubilisierungsverfahren so einfach wie möglich und in einer gesteuerten Weise durchzuführen, so daß die zugeführte
Dispersion gleichmäßig ist und exakt dem Papierherstellungsverfahren
zudosiert werden kann, und zwar in zweckmäßiger Weise automatisch.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen
sich die Gefäßkapazitäten im Vergleich zu den Kapazitäten von Chargensystemen herabsetzen. Das Verfahren kann kontinuierlich
durch Erzeugung eines Fließvorganges durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines Siphons, eines Überlaufs
oder einer Dosiereinrichtung zwischen den angegebenen Gefäßen oder anderen Gefäßen, die beispielsweise in einer Reihe oder
in einer Kaskade angeordnet sein können.
Es ist bekannt, eine Dispersion eines solubilisierten PoIyelektrolyten
zu erzeugen, wie er beispielsweise zur Aufflokkung von wäßrigen Abwässern für Klärungszwecke verwendet
wird, beispielsweise mittels eines kontinuierlichen Verfahrens unter Einsatz einer Reihe von Gefäßen, wobei der in Form
von Einzelteilchen vorliegende Polyelektrolyt in einem Wasserstrom mitgeschleppt und als Ausgangsdispersion in dem
ersten Gefäß gesammelt wird, die über ein Überlaufrohr in
das zweite Gefäß fließt. Beim Durchlaufen durch das •sweite
Gefäß und beim überlaufen durch ein Überlaufrohr in das dritte
sowie beim Durchlaufen des dritten Gefäßes und beim Überlaufen
in eine Vorratskammer wird die Dispersion entsprechend den Gefäßkapazitäten sowie der Fließgeschwindigkeit
gealtert. Die Fließgeschwindigkeit des Feststoffs sowie der
Flüssigkeitszufuhren wird vorher festgelegt. Der Beginn sowie das Aufhören des Fließens richtet sich nach der Aufrechterhaltung
zuvor bestimmter Volumina zwischen zuvor eingestell-1'.
ten Spiegeln in einem Lagerungsgefäß, aus dem die gereifte
Dispersion kontinuierlich abgezogen wird, beispielsweise mittels einer Dosierungspumpe, und ihrer Verwendung zugeführt
wird. Während die Dispersion sich in '.den Gefäßen befindet,
wird sie durch Rührer mit langsamer Geschwindigkeit in einer leichten Bewegung gehalten, um eine Scherwirkung zu vermei-
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den. Ohne Modifizierung ist dieses Verfahren im. allgemeinen
nicht zur Solubilisierung von polymeren Bindemitteln zufriedenstellend.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Zufuhrmaterials
für die Papierherstellung zusammen mit einem Füllstoff geschaffen, das aus einer wäßrigen Dispersion besteht,
die ein solubilisiertes polymeres Bindemittel enthält. Dieses Verfahren besteht darin, kontinuierlich eine Suspension
des polymeren Bindemittels in Form von Einzelteilchen in einem wäßrigen Medium zu erzeugen, wobei die Konzentration
der Bindemittelfeststoffe in der Suspension wenigstens 0,5 Gew.-% beträgt, die gebildete Suspension kontinuierlich
durch eine Behandlungszone zu leiten, in welcher das suspendierte polymere Material in Form von Einzelteilchen in dem
wäßrigen Medium anquellen gelassen und einer Scherwirkung ausgesetzt wird, und die Fließgeschwindigkeit der erhaltenen
Dispersion durch die Behandlungszone und das Ausmaß der ausgeübten Scherwirkung derart einzustellen, daß die Verweilzeit
des dispergierten polymeren Bindemittels in der Behandlungszone wenigstens für ein optimales Quellen des polymeren
Bindemittels in dem Wasser sowie dazu ausreicht, daß die erhaltene·. Lösung des polymeren Bindemittels in dem
wäßrigen Medium visuell homogen ist.
Die Fließgeschwindigkeit wird dem Papierherstellungsverfahren angepaßt. Das Gefäß oder die Gefäße, welches die Behandlungszone
darstellen, werden mit einer ausreichenden Kapazität versehen, um die Dispersion während der erforderlichen
Verweilzeit bei der gegebenen Fließgeschwindigkeit zu halten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine kontinuierliche
Zufuhr einer zuvor ausgeflockten Füllstoffdispersion
in der Weise erhalten, daß ein Füllstoff in das wäßrige Medium, das zur Durchführung der Solubilisierungsmethode
verwendet wird, zu jeder beliebigen Stufe der Solubilisierung eingebracht wird. Der Bedarf an einem getrennten in Rei-
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he geschalteten Mischer oder einer anderen getrennten Stufe zur Kontaktierung des Füllstoffs mit dem polymeren Material
entfällt damit. Der Füllstoff kann, unabhängig davon, ob er in trockener Form oder in Form einer Aufschläminung
vorliegt, beispielsweise in die Ausgangssuspension zusammen
mit dem polymeren Bindemittel oder nach diesem eingeführt werden oder der vorstehend beschriebenen Behandlungszone
oder einer Verlängerung derselben zugesetzt werden. Ferner kann er zusätzlich zu Wasser oder, in Form einer Aufschlämmung,
anstelle von Wasser bei der Bildung der Ausgangssuspension verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung
von Papier, wobei der Papierherstellungseintrag kontinuierlich mit dem zuvor ausgeflockten Füllstoffprodukt zugeführt
wird, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
Im allgemeinen wird die Suspension aus dem zuvor ausgeflockten Füllstoff in das Papierherstellungssystem an einer
Stelle eingeführt, wo gewöhnlich derartige Füllstoffe zugesetzt werden. Normalerweise wird die zuvor ausgeflockte
Füllstoffaufschläinmung zur Papierherstellung oder zur
Durchführung ähnlicher Verfahren nach der Zugabe der Leimungschemikalien
verwendet, wobei sie beispielsweise der Gebläsepumpe zugesetzt wird, in welche sie kontinuierlich
eindosiert werden kann. Hilfsstoffe für die Retention von
organischen polymeren Materialien können ebenfalls zugemengt oder getrennt vor der Bildung der Papierbahn zugemischt werden.
Die Konzentration der polymeren Bindemittelfeststoffe in
der wäßrigen Suspension beträgt wenigstens 0,5 Gew.-%, vorzugsweise
wenigstens 2,0 %.
Die Konzentration des Füllstoffs in der Suspension aus dem zuvor ausgeflockten Füllstoff beträgt in typischer, jedoch
nicht notwendiger Weise, 40 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die
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Suspension, kann jedoch in die Gegend von 80 % bei Verwendung
von Viskositätsmodifizierungsmitteln steigen.
Wie bereits erwähnt wurde, kann das zu solubilisierende polymere Material aus einer oder mehreren Komponenten bestehen
, die allein oder zusammen als Bindemittel und Ausflockungsmittel in einer Suspension aus Füllstoff und Papierfasern
wirken. Typische polymere Bindemittel sind Polymere auf Stärkebasis, wasserlösliche Vinylpolymere, wie
Polyvinylalkohol, sowie Gums, wie Xanthangum. Ein bevorzugtes Material besteht aus einem in kaltem Wasser löslichen
Polymeren auf Stärkebasis, das, insbesondere wenn es kationisch ist, allein oder zusammen mit anderen Komponenten,
wie Alginaten oder Ausflockungsmitteln, beispielsweise PoIyacry!amiden,
behandelt werden kann. Weitere Polyelektrolyte können in der zu solubilisierenden Dispersion vorliegen.
Polymeres Material kann der Dispersion in der Behandlungszone zugegeben werden. Die Menge an zugesetztem Ausflockungsmittel
kann beispielsweise von 1 bis 10 %, bezogen auf das Bindemittel, schwanken, wobei eine typische Menge 5 %, bezogen
auf das Bindemittel, oder 0,2 %, bezogen auf den Füllstoff, ist, wobei die Menge an Ausflockungsmittel und Bindemittel
zusammen in typischer Weise 4 bis 5 %, bezogen auf den Füllstoff, ausmachen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Behandlungszone
aus verschiedenen Gefäßen oder einem unterteilten Gefäß, wobei eine Reihe von beispielsweise drei Kammern
geschaffen wird, durch welche die Dispersion, die solubilisiert werden soll, nacheinander fließt. Eine erste Kammer
kann zur Aufnahme der sich bildenden Suspension vorgesehen sein. Das Quellen des polymeren Materials beginnt in der
ersten Kammer und setzt sich in der zweiten Kammer fort und wird in der dritten Kammer beendet. Eine Scherwirkung wird
wenigstens in der dritten Kammer ausgeübt, vorzugsweise jedoch auch in der zweiten Kammer und, erforderlichenfalls
in der ersten Kammer, um die Solubilisierung des polymeren Materials zu beenden, bevor es in einen Vorratsbehälter
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fließt-
In den beigefügten Zeichnungen zeigt die Fig. 1 in schematischer-Ansicht'einen
vertikalen Längsschnitt durch eine Tankvorrichtung, die in geeigneter Weise zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird. Fig. 2
zeigt in schematischer Ansicht einen vertikalen Querschnitt einer Ausführungsform einer Dispergiervorrichtung, mit welcher
eine Ausgangsdispersion der Polymerteilchen in Wasser einer Vorrichtung, beispielsweise der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung, zugeführt wird.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die Vorrichtung ".aus
einem Tank 1, der durch zwei Paar Leitbleche in drei Abteile 2, 3 und 4 aufgeteilt wird. Ein erster Satz Leitbleche 5,
und 7 trennt das Abteil 2 von dem Abteil 3 und ein zweiter Satz Leitbleche 8, 9 und 10 das Abteil 3 von dem Abteil 4.
Die maximale Flüssigkeitskapazität des Tanks wird durch die Überlaufeinrichtung 11 am Ende des Tanks, in dem sich das
Abteil 4 befindet, bestimmt. Der überlauf 11 ist so angeordnet, daß überlaufende Flüssigkeit sich in einem Vorratsbehälter
12 sammelt, der gegebenenfalls durch ein weiteres Abteil in dem Tank 1 gebildet v/erden kann und von dem Abteil
4 durch einen Satz Leitbleche 13 und 14 getrennt ist,
wobei das Leitblech 14 den überlauf 11 bildet.
Die Leitbleche 6, 8, 10 und 11 erstrecken sich in Querrichtung
zu dem Tank von dem Boden bis zu einer vorherbestimmten Höhe unterhalb des Oberteils des Tanks, so daß Flüssigkeit
über das Leitblech fließen kann, während die Leitbleche 5, 7, 9 und 13 sich quer zu dem Tank von einer Stelle oberhalb
des vorherbestimmten Spiegels bis herab zu einer vorherbestimmten Höhe oberhalb des Bodens des Tanks erstrecken, so
daß Flüssigkeit unter den Leitblechen von einem Abteil zu dem nächsten fließen kann. Auf diese Weise passiert Flüssigkeit,
die dem vollen Tank an der Stelle 15 zugeführt wird, die Leitbleche, wie durch die Pfeile angegeben ist, so daß
eine vorherbestimmte Verweilzeit der Flüssigkeit in den Ab-
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teilen gewährleistet ist. Die Möglichkeit, daß sich ein Teil der wäßrigen Suspension oder Dispersion durch das System
kurzschließt, wird auf einem Minimum gehalten.
Die Polymerteilchen werden in Wasser dispergiert, worauf man die erhaltene Dispersion kontinuierlich an der Stelle 15 in
das Abteil 2 gießt, wo sich eine Anfangssuspension bildet,
die kontinuierlich unter und über den Leitblechen 5, 6 und 7 durch das Abteil 3 fließt, wo sie anquillt und dann in ähnlicher
Weise in das Abteil 4 gelangt. Durch Turborührer 16 und 17 wird eine Scherwirkung auf die Suspension in den Abteilen
3 und 4 ausgeübt. Ein nicht gezeigter Rührer ist in dem Abteil 2 vorgesehen, um ein Absetzen des Materials zu
verhindern.
Nach der erforderlichen Verweilzeit und dem Einv/irken der Scherkraft erreicht die kontinuierlich fließende Suspension
den Vorratsbehälter 12, aus welchem sie durch ein Auslaßventil 18 entnommen und der Papiermaschine zugeführt wird.
Die Verweilzeit beträgt vorzugsweise 10 bis 120 Minuten und
insbesondere 30 bis 90 Minuten.
Es ist darauf hinzuweisen, daß weitere Abteile in P.cihe
in dem Tank durch eine weitere Unterteilung oder durch eine Verlängerung des Tanks geschaffen werden können. Füllmaterial
für die bevorzugte Erzeugung einer zuvor ausgeflockten Füllstoffdispersion können eingeführt und in geeigneter Weise
verteilt werden, möglicherweise zusammen mit zugesetztem Ausflockungsmittel, beispielsweise kann die Einführung in
das letzte Abteil an der Stelle 19 erfolgen, wobei es sich um das dritte Abteil oder um ein weiteres viertes Abteil
handeln kann. Wahlweise können derartige Materialien an der Stelle 15 zugesetzt werden.
Die intensität sowie die Zeitdauer der Einwirkung der Scherkraft, beispielsweise durch eine geeignete Rühreinrichtung,
sollten in idealer Weise derartig sein, daß die Dispersion
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gleichmäßig und homogen wird, d. h. im wesentlichen frei von sichtbaren Kügelchen, wenn ein.dünner Film der Dispersion
auf einem Glas unter Einwirkung von diffusem Licht betrachtet wird. Eine übermäßige Scherwirkung, die sich durch eine
Verdünnung der Dispersion zu erkennen gibt, ist zu vermeiden..
Die erste Stufe der Dispergierung des polymeren Bindemittels
als Suspension in Wasser wird, und zwar mit oder ohne weiterem polymeren Material oder Füllstoff, in einer solchen
Weise durchgeführt, daß das maximale Ausmaß der Verteilung
der Polymerteilchen in der Suspension erzielt wird, insbesondere
in der Weise, daß die Bildung von Teilchen aus trok— kenem Feststoff in Wasser vermieden wird, die von gelatinösem
teilweise solubilisierten Polymeren, beispielsweise einem Polymeren auf Stärkebasis, umhüllt sind.
Dies kann nach einer Vielzahl von Methoden erfolgen, beispielsweise
durch einen Eduktor oder eine Dispergiereinrichtung mit hoher Scherwirkung, beispielsweise einen Funken-Auto
-Jet-Mixer oder einen Sxlverson-Flash-Mixer. Gemäß einer
bevorzugten Methode kann das polymere Bindemittel oder eine Mischung, welche dieses Bindemittel enthält, mit dem Wasser
in der Weise mitgeschleppt werden, daß man einen ausreichend dünnen Strom der Polymerteilchen in eine Dispergiervorrichtung
fallen läßt, die nach innen gerichtete Wasserstrahlen aufweist, welche einen gesteuerten Wasservorhang bilden,
der dann in den Anfangsteil der Behandlungszone fällt.
Die Fig. 2 zeigt eine verbesserte Form einer Dispergiervorrichtung
(wesentlich vergrößert im Vergleich zu Fig. .1) zur der Beschickung, die an der Stelle 15 in Fig. 1 zugeleitet
wird. Gemäß Fig. 2 weist eine ringförmige Kammer 20 eine Vielzahl von Löchern 21 in ihrer inneren Wand 22 auf und ist
mit einem Rohr 23 mit einer Wasserzufuhr 24 verbunden, so daß Wasserstrahlen 25 durch die Löcher 21 unter Bildung eines
gesteuerten Wasservorhangs gebildet werden.
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Ein Zuführungsrohr 26 für polymere Bxndemxfctelfcexlchen weist einen Auslaß 27 oberhalb der Ringkamnter 20 sowie
auf deren Achse auf, die nach unten gerichtet istr so daß
in Form von Einzelteilchen vorliegendes Material, das durch die Leitung 26 zugeführt wird, in den Wasservorhang fällt.
Unterhalb des Auslasses 27 befindet sich ein Verteiler 28 in Form eines Konus, der symmetrisch um die Kammerachse
herum oberhalb des Wasservorhangs montiert ist. Die Verteilungseinrichtung
28 ist vorzugsweise vertikal durch die Einrichtung 29 einstellbar.
Das polymere Bindemittel oder eine Mischung, die dieses Bindemittel
enthält, welche als Material in Form von Einzelteilchen durch die Leitung 26 zugeleitet wird, wird von dem
Wasser dadurch mitgeschleppt, daß es in einen dünnen Strom aus nach innen gerichteten Strahlen 25 fällt. Die erhaltene
Dispersion des in Form von Einzelteilchen vorliegenden Materials in dem Wasser entweicht als Strom aus dem Bodenteil
der Dispergiereinrichtung und ist für eine Einführung in das Suspensionsabteil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 geeignet.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1
Eine Reihe von Leitblechen teilen einen Tank in drei-mal-233-Liter-Kammern
und ein abschließendes Vorratsabteil auf. Die erste Kammer ist mit einem sich langsam drehenden Paddelrührer
(9 0 Watt, 90 üpm) und die zweite und dritte Kammer jeweils mit einem Hochgeschwindigkeits-P2-Turborührer
(2 PS, 1440 üpm (Moritz)) versehen.
Wasser wird mit 800 l/h in eine Dispergiereinheit eindosiert,
die mit einem Ausbreitungskeil (siehe Fig. 2) versehen ist, desgleichen 42 kg/h eines Polymeren auf Stärkebasis ("Snowfloc").
Die erhaltene Dispersion wird durch die Kammern des Tanks geschickt. Die nominelle Verweilzeit in jeder Kammer
beträgt 18 Minuten.
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Die erste Kammer enthält eine gute Dispersion von Einzelteilchen in Wasser, wobei das Anquellen fortschreitet.
Die kontrollierte Scherwirkung in der zweiten und dritten Kammer erzeugt eine solubilisierte Polymerdispersion mit
einem visuell homogenen Aussehen bei einem Gehalt von ungefähr 5 Gew.-% des Polymeren in Wasser. Diese Dispersion ist
in dem Vorratsbehälter verfügbar und eignet sich zur Vorausflockung
eines Papierfüllstoffs.
Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird eingehalten,
wobei jedoch eine vierte 233-Liter-Kammer vor dem Vorratsbehälter vorgesehen ist7 die mit einem 2-PS-Turborührer
(Moritz) oder einem Hochgeschwindigkeitspropellerrührer versehen ist. Eine 40 Gew.-%ige Kreideaufschlämmung in Wasser
wird in die vierte Kammer mit 1490 l/h eindosiert. Das Produkt, das zu dem Vorratsbehälter fließt, ist eine zuvor
ausgeflockte Füllstoffdispersion, die sich zur Papierherstellung
eignet.
Beispiele für andere Materialien, die in diesem Zusammenhang geeignet sind, sind kationische Stärken, Stärke mit Polyacrylamid
sowie Polyvinylalkohol mit Polyacrylamid, und zwar mit oder ohne Füllstoff.
Es wird die in Beispiel 1 beschriebene Methode eingehalten, wobei jedoch drei langsame Paddelrührer (90 Watt, 90 Upiri)
verwendet werden, und zwar jeweils einer in jedem Abteil, anstelle des einzigen langsamen Rührers sowie der Turborührer,
wobei eine Dispergiereinheit ohne Ausbreitungskeil verwendet wird, Wasser wird mit 1000 l/h anstelle von
800 l/h zugeleitet. Unter Bedingungen, die im übrigen den Bedingungen des Beispiels 1 ähnlich sind, werden Produkte
erhalten, die viele sog. "Fischaugen" enthalten, d. h. sichtbares unvollständig solubilisiertes Polymeres,
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In der Praxis hängt die Fließgeschwindigkeit von dem maximalen
Durchsatz ab, der für eine Papierherstellungsmaschine erforderlich ist, so daß die Vorrichtung entsprechend dimensioniert
wird. Beispielsweise bei Mengen bis zu 1000 l/h einer 5 %igen Polymerlösung ist eine Behänd lungszone, die
durch einen Tank mit einer Kapazität von 1000 1 gebildet wird, für eine minimale Verweilzeit von 60 Minuten geeignet.
Für sehr große Papiermaschinen können bis zu 6000 1/ h einer 5 %igen Polymerlösung erforderlich sein. Kleinere
Maschinen können nur 100 l/Stunde benötigen. Diese geringe Menge kann aus dem Vorrat eines 1000-1-Systems zugeführt
werden. Typische Kapazitäten für jedes Abteil oder jede Zelle der Behandlungszone liegen daher zwischen 200 und
1500 Litern.
Bei den Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Füllstoff dem Produkt zugemengt wird, ist es erforderlich, eine
ausreichende Scherwirkung auf die Einführungsstelle des Füllstoffs in die Dispersion des polymeren Materials auszuüben,
um die Viskositätsspitze zu beseitigen, die durch die anfängliche Ausflockung des Füllstoffs verursacht wird.
Dies kann eine Modifizierung des vorstehend beschriebenen Scherwirkungs sys tems bedingen.
Von den Hauptvorteilen der Erfindung seien hervorgehoben, daß die Produkte in reproduzierbarerer Weise als nach bekannten
Methoden hergestellt werden können, wobei das Verhältnis von polymerem Material zu. .Füllstoff leicht einstellbar
ist, um eine Anpassung an verschiedene Papierqualitäten oder -Spezifikationen vorzunehmen.
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Claims (29)
- MÜUUEH-BORE! · JOEUF25 L · SC HO» · HERTELDR. WOLFGANG MÜLLER-E3ORE (PATENTANWALT VON 1927-197S) DR. PAUL DEUFEL. DlPL-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, DIPL.-PHYS.B 1378BLUE CIRCLE INDUSTRIES LIMITED,Portland House, Stag Place,London, SW1E 5BJ, EnglandVerfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion, die mit einem Füllstoff zur Papierherstellung verwendet wird und ein solubilisiertes polymeres Bindemittel enthältPatentansprücheVerfahren zur Herstellung einer wäßrigen Dispersion, die mit einem Füllstoff zur Papierherstellung verwendet wird und ein solubilisiertes polymeres Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich eine Suspension des polymeren Bindemittels in Form von Einzelteilchen in einem wäßrigen Medium gebildet wird, wobei die Konzentration der Bindemittelfeststoffe in der1 Suspension wenigstens 0,5 Gew.-% beträgt, die gebildete Suspension kontinuierlich durch eine Behandlungszone geleitet wird, wobei man das suspendierte polymere Bindemittel in Form von Einzelteilchen in dem wäßrigen Medium anquellen läßt und dann einer Scherwirkung unterzieht, und die Fließgeschwindigkeit der erhaltenen Dispersion durch die Be-809885/0835ö MÜNCHEN SO · SIEBERTSTR. 4 ■ POSTFACH 800730 · KABET.: MtTEBOPAT · TEI. (OSO) 474005 · TELEX 3-34283ORIGINAL INSPECTEDhandlungsζone und das Ausmaß der Scherwirkung derartig eingestellt werden, daß die Verweilzeit des dispergierten polymeren Bindemittels in der Behandlungszone wenigstens dazu ausreicht, optimal das polymere Bindemittel in dem Wasser anzuquellen, und wobei die erhaltene Lösung des polymeren Bindemittels in dem wäßrigen Medium visuell homogen ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Einwirkung der Scherwirkung dann beginnt, nachdem das Quellen des Bindemittels eingesetzt hat, wobei die Behandlungsζone unterteilt wird und die Scherwirkung nur auf den Abstrom aus der ersten Unterteilung angewendet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension durch die Behandlungsζone einen Weg durchläuft, dessen minimale Länge durch Leitbleche bestimmt wird, welche die Zone unterteilen.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension wenigstens 1,0 % der polymeren Bindemittelfeststoffe, bezogen auf das Gewicht der Suspens ion , en ';nält.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension wenigstens 2,0 % der polymeren Bindemittelfeststoffe, bezogen auf das Gewicht der Suspension, enthält.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte polymere Bindemittel ein Polymeres auf Stärkebasis, ein in kaltem Wasser lösliches Viny!polymeres oder ein Gum ist.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Bindemittel ein in kaltem Wasser lösli-809885/0835ches Stärkeprodukt ist.
- 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte polymere Bindemittel ein Ausflockungsmittel für Papierherstellungsfüllstoffe ist.
- 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein. zugesetztes Ausflockungsmittel für Papierfüllstoffe in Lösung mit dem polymeren Bindemittel gebracht wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel mit dem ersten Zusatz des polymeren Bindemittels vermischt wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel mit dem wäßrigen Medium und dem polymeren Bindemittel bei der Herstellung der Suspension vermischt wird.
- 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel mit der wäßrigen Suspension des polymeren Bindemittels vermischt wird.
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel mit dem Bindemittel in wäßriger Suspension in der Behandlungszone vermischt wird.
- 14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausflockungsmittel mit solubilisiertem polymeren Bindemittel vermischt wird.
- 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel ein Polyacrylamid ist.809885/0835
- 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15 , dadurch
gekennzeichnet, daß das zugesetzte Ausflockungsmittel
in einer Menge von 1 bis TO Gew.-%, bezogen auf das
Gewicht des polymeren Bindemittels, zugesetzt wird. - 17. Verfahren nach einem, der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Suspension in der Behandlungszone 10 bis t20 Minuten beträgt. - 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verweilzeit 30 bis 90 Minuten beträgt. - 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Füllstoff für
Papier dem Produkt zur Erzeugung eines zuvor ausgeflockten Füllstoffs zugemengt wird. - 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit der ersten Zufuhr des polymeren Bindemittels vermischt wird.
- 21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit dem wäßrigen Medium und dem polymeren Bindemittel bei der Bildung der Suspension vermischt
wird. - 22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
der Füllstoff mit der wäßrigen Suspension des polymeren Bindemittels vermischt wird. - 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit dem Bindemittel in wäßriger Suspension in der Behandlungszone vermischt wird.
- 24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit dem solubilisierten polymeren Bindemittel vermischt wird.809885/0835
- 25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Füllstoff aus CaI-cxumcarbonat, Ton, Lithopone, Bariumsulfat, einem Titan-, pigment, Talk oder Satinweiß besteht.
- 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Füllstoff aus Kreide besteht.
- 27. Wäßrige Dispersion, die ein solubilisiertes polymeres Bindemittel enthält, das nach dem kontinuierlichen Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt worden ist.
- 28. Wäßrige Dispersion, die einen zuvor ausgeflockten Füllstoff und ein solubilisiertes polymeres Bindemittel, das nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26 hergestellt worden ist, enthält.
- 29. Verfahren zur Herstellung von Papier, dadurch gekennzeichnet, daß der Papierherstellungseintrag kontinuierlich mit dem zuvor ausgeflockten Füllstoffprodukt versorgt wird, das gemäß Anspruch 28 hergestellt worden ist.809885/0835
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