Способ получения наполнителя

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Опубликовано 30.05,81. Бюллетень20Дата опубликования описания 10,06.81 по делам нзввретеннй н вткрмтнй(72) Авторы изобретения С. Д. Дементьева, В. С. Сажин, С. Г. П А. И. Волковская, Е. А. Назаре Институт общей и неорганической хими и Украинское научно-производственное о бумажной промышлен(71) Заяви ОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ 4) 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 путем 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 оформ ление 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; А 1 дОз 2 - 30; ХасО 1,0 - 1,5 и Н;010 - 15 3.Однако получаемый известным способом, наполнитель обладает низким коэффициентом светопреломления (Х = 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 трех- кальциевый гидроалюминат введением раствора 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 ЯО. и молярное отношение ЯО:ХаО = (2:1) - (3:1), нагретому до 90 - 98 С, приливают при перемешивании горячий (60 - 70 С) раствор алюмината натрия, содержащий 200 - 280 г/л А 1 аОа, и300 - 30 г/л 1 МаО. Количество алюмината натрия, вводимого для разложения кремне- щелочного раствора, составляет 110 150% стехиометрии к ЯО по реакции90 рЯгОЮдО+Ма(Я)Й -ф -%,о. ,о,р 3/д, т В омьоЙ где ф молярное отношени" Я 0.Май.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 ре- акции Ма 4 ГОИ+ЗСцУ +4 МгОН зС Одр,а, Кр,р еИ ССРеакционную массу перемешивают еще 30 мин при 95 98 С. Затем пульпу фильтруют, осадок промывают водой и сушат. Образующийся продукт содержит, %: ЯО 33 46; А 0. 20 28; МаО 10 3; СаО 5 - 15; С 1 1 4 и п.п.п. 16 24, с дисперсностью 0,3 0,5 мкм, . которыи используют как наполнитель для тонкой типографской бумаги.П р и м е р .1, 386 мл кремнещелочного раствора, содержащего 207 г/л ЯО 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 АОд и Фу= 2,4, Реакционную массу выдерживают 1 ч при 95 С и постоянном перемешивании, а затем добавляют 19,7 г СаС 1, 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, %: ЯОф 39,7; А 0, 26,5; СаО 5,1; ХаО 11,0; С 1 2,0 и п.п.п. 15,6,П р и м е р 2. К 25,0 мл кремнещелочного раствора, содержащего 104 г/л ЯО и 44,8 г/л ХаО и 26,4 мл воды, нагретых до 92 С, приливают при перемешивании 22,0 мл алюминатного раствора, содержащего 103,2 г/л А 10 э и 145 г/л ХаО, После 40 мин взаимодействия компонентов при заданной температуре добавляют 1,5 г СаО , растворенного в О мл иоды, и продолжают перемешивание еще ЗО мин при тех же условиях. Отфильтрованный осадок промывают и высушивают. Готовый продукт содержит, ЯОг 42,6; АаОэ 21,2; ЫааО 13,0; СаО 4,8; С 1. 1,0 и п.п.п. 16,8.П р и м е р 3. К 24,2 мл кремнещелочного раствора, содержащего 207 г/л ЯО и,и = 2,38, нагретого до 98 С при перемешивании добавляют Зб,б мл алюминатного раствора, содержащего 150 г/л А 1 уО и аСкф= 2,4. После 60 мин взаимодействия компонентов добавляют 6,05 г СаС 1, растворенного в 10 мл воды, и продолжают перемешивание 20 25 30 40 45 50 реакционной массы еще 30 мин при заданной температуре. Осадок отфильтровывают, промывают и сушат. Сухой продукт содержит, % ЯО 35,5;А 0 27,3; СаО 10,3; С 3,0; МаО 13,5 и п,п.п. 1 1,4.Характеристика образцов бумаги, полученных при использовании наполнителеи 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, предлагаемыйнаполнитель увеличивает непрозрачностьбумаги на 3,6 4,37.0 бъясняетсяэтотем,что наполнитель представляет собой алвмосиликат типа содалита, модифицированныйтрехкальциевым гидроалюминатом. Так каккоэффициенты светопреломления в этих соединений значительно различаются (соответственно 1,483 и 1,603), суммарный коэффициент возрастает и увеличивает непрозрачность бумаги,Бумага с предлагаемым на пол нителем имеет высокие показатели по механической прочности, разрывная длина ее втрое больше (соответственно 6000 6300 м и 1900 1920 м). Объясняется это разной природой наполнителей: известный наполнитель алюмосиликат и предлагаемый алвмосиликат, 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 лромстоков.833500 Формула изобретения Составитель Л. АндруцкаяТехред А. Бойкас Корректор Ю.МакаренкоТираж 505 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор В.МатюхийаЗаказ 3880/16 1. Способ получения наполнителя, используемого в производстве бумаги, включающий взаимодействие кремнещелочного 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 кремне- щелочном растворе, с последующим связыванием избытка алюмината натрия в трехкальциевый гидроалюминат введениемраствора хлористого кальция. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, чтораствор хлористого кальция используют стемпературой 70 - 80 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРО281438, кл. С 01 В 33/24, 1968.2. Авторское свидетельство СССР136541, кл. С 01 В 33/26, 1960.3. Патент Великобритании84 831,кл. 1(3), А, 1968 (прототип),