DE2711910A1

DE2711910A1 - Pigmentzusammensetzung

Info

Publication number: DE2711910A1
Application number: DE19772711910
Authority: DE
Inventors: Frederick L Kurrle
Original assignee: Westvaco Corp
Current assignee: Westvaco Corp
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1977-09-22
Also published as: JPS52115831A; GB1564867A; US4026721A; JPS547296B2; DE2711910C2; ES456973A1; FR2344604A1

Description

» Γ*

FigmentZusammensetzung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weiße PigmentzusammensBt zung.

Ganz allgemein bezieht sich die Erfindung auf anorganische Figmentzusammensetzungen, insbesondere unter Verwendung von Ton und Metallsilikat. Das Figment wird durch eine Ausfällbzw. Niederschlag-Reaktion hergestellt, wobei kugelförmige, wasserhaltige Metallsilikat-Teilchen auf den ebenen Oberflächen von Tonteilchen mit Flättchen-Struktur niedergeschlagen werden. Wenn anschließend die Figmentzusammensetzung mit einem Blatt Fapier oder ähnlichem verbunden wird, so wirken die niedergeschlagenen Metallsilikatteilchen als Abstandshalter zwischen den einzelnen Tonteilchen, um ein Leervolumen oder Pigment-Luft-Grenzflächen zu bilden, wobei sich verbesserte optische Eigenschaften des Papieres ergeben. Die so hergestellte Pigmentzusammensetzung hat eine unerwartet hohe Lichtstreuleistung, verglichen mit derjenigen des Tonmaterials allein, oder verglichen mit derjenigen der einfachen physikalischen Mischung der zwei Komponenten. Darüber hinaus nähert sich bei einem lediglich geringen Anteil der Metallsilikat-Komponente, welche auf dem Basistonmaterial niedergeschlagen wird, die optische Wirksamkeit der Pigmentzusammensetzung derjenigen der Metallsilikat-Komponente allein. Schließlich findet die Pigmentzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung insbesondere eine gute Anwendung bei der Papierherstellung, basierend auf den experimentellen Daten, welche später beschrieben werden.

Tone sind bei der Papierherstellung vertraute Komponenten und der Ausdruck "Ton", wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bezeichnet eine Klasse von Erdmaterialien, die als Pigmente bei der Papierherstellung in Form von Füllmaterial, Kalibrierpreß-Komponenten und bei der Beschichtung verwendet

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werden. Beispielsweise bezeichnet der Ausdruck "Ton" normalerweise Kaolin- oder China-Ton, schließt aber auch Attapulgit-Ton ein, so wie er in der Papierindustrie gebraucht wird. Jedoch haben im allgemeinen die Tone, die bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sind, Plattchen-Struktur. Normalerweise weist Kaolin-Ton oder Kaolinit die meisten der erforderlichen Eigenschaften zur Herstellung eines guten Pigmentes für die Papierherstellung auf, ausgenommen sein niedriger Brechungsindex in der Größenordnung von etwa 1,55. Laher werden Tone bei der Papierherstellung häufig in Verbindung mit teureren und optisch mehr wirksamen Pigmenten verwendet, um die optischen Erfordernisse des Endproduktes zu erreichen.

Darüber hinaus enthält die Patentliteratur einige technische Anweisungen, um Ton derart zu modifizieren, daß ein optisch wirksameres Pigment erhalten werden kann. Beispielsweise beschreibt die US-Patentschrift 2 296 637 ein Verfahren zum Ansäuern einer Ton-/Natrium-Silikat-Mischung, um den Trockenauf schUttwert, bekannt als "dry bulking value", die 01-absorption, die Brillianz und die Deckungseigenschaften von Ton zu erhöhen. Darüber hinaus beschreibt die US-Patentschrift 3 690 907 ein Ton-Basis-Pigment mit verbesserten optischen Eigenschaften, welches eine Mischung von Ton mit Erdalkali-Hydroxid enthält.

Andererseits sind ebenfalls Metallsilikate wohlbekannte Pigmente in der Papierindustrie. Beispielsweise werden Calciumsilikate manchmal als Piillraaterialien in Papier verwendet, um die Masse, genannt "bulk", die Deckungskraft und die Brillianz bzw. Helligkeit des Endproduktes zu verbessern. Jedoch hat Calciumsilikat ebenfalls wie Ton einen ziemlich niedrigen Brechungsindex in der Größenordnung von etwa 1,50.

Daher wird Calciumsilikat, ebenfalls wie Ton, oft modifiziert oder in Verbindung mit anderen, optisch wirksameren Pigmenten verwendet, um Papier hoher Qualität zu erzeugen.

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Es ist ebenfalls bekannt, Calciumsilikat-Pigment dem Brei bei der Papierherstellung beizugeben, um die Riickhaltekraft des Pigmentes zu erhöhen. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 2 599 094 (u.a. von W.L. Craig veröffentlicht), ein Verfahren beschrieben, bei dem Calciumsilikat auf Zellstoff-Pasern ausgefällt bzw. niedergeschlagen wird, nachdem der Papierbrei mit einer Chloridlösung vorbehandelt wurde. Außerdem ist in der US-Patentschrift 2 296 618 ein mit Silikat modifiziertes Titan-Pigment mit verbesserter Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze und Licht beschrieben. Die US-Patentschrift 2 296 639 beschreibt ein Zinksulfid-Pigment, das mit einem Metallsilikat beschichtet ist, um eine verbesserte Ölabsorption zu erreichen, was mit einer sehr guten Oberflächendeckkraft verbunden sein soll. Außerdem ist in der US-Patentschrift 2 786 777 (u.a. auf die Columbia-Southern Chemical Corporation eingetragen) ein Verfahren enthalten, um eine Pigmentzusammensetzung mit Calciumsilikat und Aluminium zu erzeugen.

Jedoch enthält keine der oben erwähnten Patentschriften eine Pigmentzusammensetzung, bestehend aus einem Netallsilikat und Ton, und keine dieser, dem Anmelder bekannten Patent schriften enthält eine Niederschlagsreaktion, wodurch ein Silikatpigment auf die ebenen Oberflächen eines Plättchen- Ton-Teilchens niedergeschlagen wird, um eine Pigmentzusammensetzung mit unerwartet hoher optischer Wirksamkeit zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es danach, eine Pigment zusammensetzung mit verbesserten optischen Eigenschaften, ins besondere mit einer erhöhten Lichtstreukraft zu erzeugen, di· billig in der Herstellung ist, wobei insbesondere der Anteil der Metallsilikat-Komponente verringert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bzw. der Ansprüche 9» 13, 16, 20 und 32 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den auf die vorgenannten Anspräche riickbezogenen Unteransprächen

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•40-

dargestellt.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Silikatpigmentzusammensetzung vorgesehen, welche eine Ton-Komponente und eine Metallsilikat-Komponente enthält. Die Ton-Komponente wählt man vorzugsweise aus einer Klasse von Papiermacher-Tonen, die allgemein als Kaolinton oder Kaolinit bekannt sind, und die Metallsilikat-Komponente ist ein wasserlösliches Alkalimetallsilikat, wie Natriumsilikat. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen der Pigmentzusammensetzung enthält die Schritte (a) Bilden einer wässrigen Suspension eines Tonpigmentes, (b) Beimischen einer Menge von Salz wie Calciumchlorid in den Tonbrei, (c) das Zumessen einer Menge einer Silikat-Komponente, wie Natriumsilikat, in den Brei aus Ton und Salz bei hoher Schubrate, und bei Bedarf (d) dem Einstellen des pH-Wertes des Breies auf einen Wert nicht unter 4 durch Zugabe von Alaun, bevor man (e) das ausgefällte bzw. niedergeschlagene Produkt filtert und wäscht, um irgendwelche löslichen Salze zu entfernen. Das so erhaltene Produkt wird dann entweder direkt beim Papierherstellungsprozeß verwendet oder getrocknet, beispielsweise durch Sprüh-Trocknen oder ähnlichem, um ein pulverförmiges Pigment für späteren (rebrauch zu erhalten.

Während der Reaktion werden die kugelförmigen Teilchen aus wasserhaltigem Metallsilikatpigment auf den ebenen Oberflächen der Tonplättchen niedergeschlagen. Wenn die Metallsilikatteilchen später auf ein Blatt Papier oder ähnlichem eingebacht werden, dienen sie als Abstandshalter zwischen den einzelnen Tonteilchen, um zusätzliche Luftberührungsstellen beim Blatt-Trocknen zu erzeugen. Das Ergebnis der Niederschlagsreaktion ist es, eine starke Verbesserung der optischen Wirksamkeit der Ton-Komponente mit so wenig wie 10 % Silikat, das sich auf dem Ton niedergeschlagen hat, hervorzurufen. Zusätzlich wird der Streukoeffizient der Pigmentzusammensetzung erheblich höher als der Streukoeffizient der einfachen physikalischen Mischung der zwei Komponenten-Pigmente.

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Beispiele von wasserlöslichen Salzen von mehrwertigen Metallen, welche beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden können, enthalten wasserlösliche Salze aus Calcium, Barium, Zink, Magnesium oder ähnlichem. Vom rein wirtschaftlichen Standpunkt her erscheinen jedoch Calciumsalze am wünschenswertesten zu sein. Das bei der Erfindung bevorzugte Alkalimetallsilikat ist Natriumsilikat, obwohl andere Alkalimetallsilikate wie Kaliumsilikat verwendet werden können. Darüber hinaus können verschiedene Grade bzw. Arten von Tonen mit Eigenschaften ähnlich denjenigen von Kaolintonen oder Kaolin!ten verwendet werden, um die beschriebenen Pigmentzusammensetzungen zu erhalten. Von den mehrwertigen Erdalkalimetall-Salzen, die bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, ist Calciumchlorid das bevorzugte lösliche Calciumsalz, obwohl auch andere Salze, wie Calciumnitrat oder Calciumacetat verwendet werden können. Natürlich können auch andere wasserlösliche Salze, wie vorher erwähnt, beispielsweise Salze von Barium, Zink oder Magnesium, als Ersatz für Calciumchlorid verwendet werden. Die Menge von dem Tonbrei beigefügtem Erdalkali-Metallsalz sollte so bemessen sein, daß man einsn Überschuß über die stöchiometrische Menge erhält, die zur Reaktion mit der Silikatkomponente erforderlich ist. Das Salz wird dem Tonbrei unter turbulenten Mischungsbedingungen zugefügt, wobei es die Disoziierten des Salzes ermöglichen, daß das Erdmetall chemisch an die Tonteilchen angefügt wird. Im Falle von Calciumchlorid werden die Calciumionen an den Ton adsorbiert und das Chlorid geht in Lösung. Allgemein besteht das bevorzugte Verfahren darin, das Erdalkalimetallsalz dem Tonbrei zuzufügen, bevor man die Silikatkomponente dazugibt. Jedoch hat eine Umkehrung der Reihenfolge der Zugabe ebenfalls das Niederschlagen eines Produktes zur Folge, nämlich von Albit bzw. Natronfeldspat, auch als Albeit bezeichnet, das jedoch eine geringere optische Wirksamkeit aufweist.

Die Silikat-Komponente ist vorzugsweise ein wasserlösliches Alkalimetallsilikat. Dabei wird Natriumsilikat bevorzugt,

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aber auch andere wasserlösliche Alkalimetallsilikate, wie Natrium-Kalium-Silikate können verwendet werden. Natriumsilikate mit 2 und 5 Molen (vorzugsweise 3 bis 4 Molen) SiO₂ pro Mol Na₂O werden bevorzugt, da sie im Handel erhältlich und in der Regel die billigsten Alkalimetallsilikate sind. Die Silikat-Komponente wird dem Ton-/Salz-Brei unter hohem Vorschub beigegeben, wobei zwischen Erdalkalimetall-Ionen auf dem Ton und vom Alkalimetallsilikat stammenden Silikat-Ionen eine fast augenblickliche Niederschlags-Reaktion stattfindet. Die Reaktionstemperatur ist nicht besonders kritisch und kann von etwa 20 ⁰C bis 85 ⁰C reichen. Die Konzentration der Silikatlösung wird mit den verbleibenden Variablen in Beziehung gesetzt, um ein endgültiges Pigment zu erhalten, wobei etwa 10 bis 90 % der kugelförmigen Silikatteilchen auf den Ton-Plättchen niedergeschlagen sind, um eine verbesserte optische Wirksamkeit zu erhalten.

Falls die Reaktion nach der vorliegenden Erfindung ohne Einstellung des pH-Wertes durchgeführt wird, treten pH-Werte von etwa 9 bis 10 auf. Die optische Wirksamkeit des endgültigen niedergeschlagenen Produktes und die Reaktionsausbeute können durch eine Einstellung des pH-Wertes auf nicht weniger als 4 verbessert werden. Der pH-Wert der Reaktion wird vorzugsweise durch die Zugabe von Alaun eingestellt. Es können jedoch auch andere Zusätze verwendet werden, abhängig vom letztendlichen Gebrauch des Pigmentes. Bei einer nassen End-Zugabe des Pigmentes an die Papiermaschine als Füllmaterial sollte im allgemeinen der pH-Wert ziemlich niedrig oder in der Größenordnung von etwa 4 sein.

Für Beschichtungen und Kalibrierpressen-Anwendung braucht der pH-Wert nicht auf einen so niedrigen Pegel wie pH 4 eingestellt werden, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten. In den letzteren Fällen muß die Reaktion bei neutralem pH-Wert oder wenigstens in alkalischem Milieu (pH 7 oder darüber) ausgeführt werden, um befriedigende Ergebnisse

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zu erzielen.

-η.

Bei den letzten Stufen des Verfahrens wird das niedergeschlagene Pigment gefiltert und gewaschen, um irgendwelche unerwünschten Beimengungen der Reaktion, wie lösliche Salze oder ähnliches zu entfernen. Nach dem Waschen und dem Sammeln des Pigmentes kann es direkt in der beabsichtigten Verwendung angewandt werden oder es kann für Zwecke der Lagerung oder des Transportes zum Anwender weiter entwässert und getrocknet werden.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen Flußdiagramms zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Fig. 2 eine elektronische Mikrofotografie bzw. Elektronenmikroskopaufnahme, welche die Plättchenstruktur eines typischen Kaolin-Tones zeigt;

Fig. 3 eine Elektronenmikroskopaufnahme, welche die Struktur einer erfindungsgemäßen niedergeschlagenen Pigmentzusammensetzung zeigt, die aus 80 1° Ton der Fig. 2 und 20 % Calciumsilikat besteht;

Fig. 4 eine Elektronenmikroskopaufnahme, welche den Ton von Fig. 2 zeigt, der in ein Handblatt eingebracht wurde, und

Fig. 5 eine Elektronenmikroskopaufnahme, welche das in Fig. gezeigte, niedergeschlagene Pigment zeigt, in ein Blatt eingearbeitet.

Wegen seiner guten Dispersionseigenschaften und ausgezeichneten optischen Wirksamkeit ist das Pigment bzw. die Pigmentzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung besonders als Füllstoff für die Verwendung bei der Papierherstellung geeignet. Außerdem ist das Pigment beim Papierherstellen als Komponente der Kalibrierpresse oder beim Papierbeschichten

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nützlich. Darüber hinaus kann das Pigment bei der Herstellung von Gemälden oder als Verstärkung beim Schmiergelpapier-Aufbau (rubber compositions) verwendet werden.

Die Pigmentzusammensetzung wird vorzugsweise kontinuierlich hergestellt, entsprechend dem in Pig. 1 gezeigten Verfahren. Zu diesem Zweck ist ein Zufuhrtank 1 vorgesehen, in welchem der Ton und ein mehrwertiges Metallsalz unter konstantem Umrühren vorgemischt werden. Diese Mischung wird durch eine Pumpe 2 zu einem oder mehreren in Reihe geschalteten Mischern 4, 4¹ gepumpt, wo der Ton-/Salz-Brei mit der Alkalimetallsilikat-Komponente gemischt wird, welche vom Tank 6 über eine Pumpe 7 zugeführt wird. Die Ausfall- bzw. Niederschlags-Reaktion in den hintereinander in Reihe geschalteten Mischern 4,4' muß unter hoher Schubkraft (shear) erfolgen, um ein promptes, durch das Salz induziertes Ausfällen bzw. Niederschlagen des Siliciummaterials auf dem Ton zu erreichen. Danach kann der pH-Wert des ausgefällten bzw. niedergeschlagenen Pigmentbreies auf einen Wert nicht unter 4 eingestellt werden, indem man beispielsweise Alaun oder ähnliches von einem Tank 8 über eine Pumpe 9 zu dem in Reihe angeordneten Mischer 4¹ zuführt. Nach der pH-Wert-Einstellung wird die Pigment zusammensetzung gewaschen, um irgendwelche löslichen Salze zu entfernen, und für die endgültige Verwendung gefiltert.

Die folgenden Beispiele dienen der Darstellung der Erfindung und sollen diese in keiner Weise einschränken.

Beispiel I

Die folgende Verfahrensweise wurde deshalb angewandt, um einige Pigmentzusammensetzungen für eine ursprüngliche Auswertung als Papier-Füllmaterial vorzubereiten. In jedem Falle wurden 160 g Wasser mit 10-4Og Ton unter geringer Seher-Bewegung bzw. Schubkraft in einem Becher zu Brei verrührt.

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Dann wurde eine Menge von CaCl₂.2H₂O dem Tonbrei in trockener Form beigegeben und für 15 min gemischt. Der Ton-/CaCl Brei wurde dann in einen Waring-Miseher gegeben. Unter hohen Schubkraft- bzw. Scherungsbedingungen wurde dem Ton-/CaCl_?- Brei langsam eine 10^-ige Fest-(solids)Natriumsilikatlösung beigefügt, um das Ausfällen bzw. das Niederschlagen von CaSiI bzw. Calciumsilikat auf dem Ton zu induzieren, und man ließ anschließend die Mischung für insgesamt 2 min sich mischen. Anschließend wurde genügend Papiermacher-Alaun der Mischung beigefügt, um den pH-Wert auf etwa 4-4,5 einzustellen. Das Mischen wurde für weitere 2 min fortgesetzt. Das Reaktionsprodukt des Tones mit dem darauf niedergeschlagenen CaSiI wurde dann in einem Buchner-Trichter gewaschen, um lösliche Salz-Nebenprodukte zu entfernen, und damit stand die Pigmentzusammensetzung für die Auswertung in Handblättern zur Verfügung.

Es wurden mehrere Natriumsilikat-Grade bzw. - guten ausgewertet, deren Mol-Verhältnisse Si0₂:Na₂0 von 2,50 - 3,75:1 reichten. Jedoch wurde für das obenbeschriebene Experiment ein ¹¹O¹¹-Grad-Natriumsilikat mit einem Mol-Verhältnis zwischen SiOptNapO von 3,22:1 ausgewählt, um eine optimale optische Wirksamkeit des Endproduktes und einen niedrigen Preis zu erzielen. Es wurden fünf verschiedene im Handel erhältliche Kaolin-Tone aus Georgia (Georgina Kaolin) verwendet, deren Teilchengröße von dem WP-Füller. (WP filier) mit großer Teilchengröße (60 # der Teilchen kleiner als 2 pm) bis zu dem Hydragloss 90-Beschichtungston reichte (97 % der Teilchen sind kleiner als 2 pm). Zusätzlich war bei den Experimenten ein delaminierter bzw. entleimter Ton, Nuclay, enthalten. In jedem Falle wurde das Verhältnis von Ton zu Natriumsilikat in der Pigmentzusammensetzung zwischen 0 und 100 % mit Abständen von 20 1° variiert. Das Verhältnis von Natriumsilikat zu CaCl₂.2H₂O wurde bei einem Wert von 2,8 zu 1 konstant gehalten. Tabelle I zeigt typische Zusatz-Konzentrationen für die Ton-/Calciumsilikat-Produkte der Pigmentzusammensetzung.

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-Vf-

Tabelle I
Zusatz-Konzentration - Pigmentvorbereitung

Pigmentzusammen setzung (*)

Wasser Ton CaCl₂.2H₂O Natrium- Alaun

(g) (g) (g) ^Silikat

(g) (g)

80 20	Ton CaSiI	160	40	3,57	10	8
60 40	Ton CaSiI	160	30	7,14	20	12
40 60	Ton CaSiI	160	20	10,71	30	18,5
20 80	Ton CaSiI	160	10	14,28	40	26,0
100	CaSiI	160	0	17,85	50	27,7

Die Tabellen II - VI fassen die optische Leistungsfähigkeit der Pigraentzusammensetzungen zusammen, welche mit verschiedenen Basis-Tonen hergestellt wurden. Die optischen Eigenschaften wurden aus Handblättern bestimmt, welche etwa 5 Gew.-% an Pigmentzusammensetzung enthielten. Zum Vergleich mit den optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen wurden ebenfalls Handblätter mit physikalischen Mischungen von Ton und TiO₂ hergestellt. In jedem Falle wurde für den Faser-Eintrag eine Standard-Pulpblende (pulp blend) verwendet und die Handblätter wurden nach Standard-TAPPI-Verfahrensvorschriften hergestellt.

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- ve -

Tabelle II Optischer Vergleich - WP-Filler-Ton

27 I 19 10

Pigment- Helligkeit Deckkraft Füllma- Streuzusammensetzung terial koeffizient

Vergleich	78,4	72,5	-	—
100 WP Ton	79,3	75,9	4,93	0,158
80 Ton	80,5	77,7	4,75	0,241
20 CaSiI
60 Ton	81,1	78,5	4,79	0,273
40 CaSiI
40 Ton	82,1	78,9	4,71	0,304
60 CaSiI
20 Ton	82,4	78,4	4,45	0,317
80 CaSiI
80 Ton	81,1	79,3	5,23	0,293
20 TiO₂
60 Ton	82,3	80,9	5,04	0,405
40 TiO₂
40 Ton	83,0	82,0	4,99	0,465
60 TiO₂
20 Ton	83,3	82,8	5,01	0,521
80 TiO₂

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Tabelle III

Optischer	Vergleich -	PDM-Piller-Ton	4,08	Streukoeffi zient S'
			5,01
Pigment zusammensetzung	Helligkeit			0,156
Kontrolle	78,9	Füllma- Deckkraft terial	4,36	0,300
100 PIM Ton	78,7	71,5
80 Ton	81,1	74,9	4,64	0,330
20 CaSiI		78,7
60 Ton	81,5		4,30	0,380
40 CaSiI		78,7
40 Ton	82,1		5,05	0,400
60 CaSiI		79,6
20 Ton	82,3		5,02	0,300
80 CaSiI		79,5
80 Ton	80,8		5,25	0,410
20 TiO₂		79,0
60 Ton	82,2		4,44	0,500
40 TiO₂		81,0
40 Ton	83,0			0,620
60 TiO₂		82,9
20 Ton	83,3
80 TiO₂		83,2

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- ae--

Tabelle IV

27 i 1910

Optischer Vergleich - Ultraweiß-90-Τοη

Pigment- Füllina- Streukoeffi-

zusammensetzung Helligkeit Deckkraft terial zient

W S«

Kontrolle	78,4	71,8	5,36	0,13
100 UW-90-Τοη	79,0	75,1	4,45	0,66
100 TiO₂	83,3	84,0	4,15	0,37
100 CaSiI	82,4	79,0	4,28	0,26
80 Ton	80,9	77,2
20 GaSiI			4,44	0,37
60 Ton	81,7	78,9
40 CaSiI			3,74	0,37
40 Ton	81,3	78,6
60 CaSiI			4,13	0,34
20 Ton	81,8	78,6
80 CaSiI			4,53	0,27
80 Ton	78,9	78,5
20 TiO₂			4,84	0,34
60 Ton	81,6	79,8
40 TiO₂			5,05	0,46
40 Ton	82,7	82,0
60 TiO₂			5,13	0,55
20 Ton	83,0	83,6
80 TiO₂

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Tabelle V Optischer Vergleich - Hydragloss 90-Ton

Pigment- Helligkeit Deckkraft Füllma- Streukoeffi-

zusammensetzung terial zient

W s·

Kontrolle	77,	6	71,7	5,	49	0,100
100 Hydragloss 90	78,	2	73,7	5,	11	0,291
80 Ton	81,	2	78,7
20 CaSiI				5,	06	0,327
60 Ton	81,	6	79,4
40 CaSiI				5,	06	0,327
40 Ton	82,	2	80,1
60 CaSiI				4,	88	0,357
20 Ton	82,	5	79,3
80 CaSiI				5,	42	0,220
80 Ton	80,	6	77,4
20 TiO₂				5,	32	0,365
60 Ton	82,	1	80,1
40 TiO₂				5,	39	0,471
40 Ton	83,	3	82,5
60 TiO₂				5,	41	0,552
20 Ton	83,	9	83,5
80 TiO₂

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	-Wt- *·!·**	71,7	Füllma terial (70)	271191 Q
	Tabelle VI	75,7
Optischer	Vergleich - Nuclay Ton	78,3	5,03
			5,17
Pigment- zusammensetzung		79,2		Streukoeffi zient S»
Kontrolle	Helligkeit Deckkraft		4,77
100 Nuclay Ton	79,0	79,5		0,164
80 Ton	79,8		4,93	0,272
20 CaSiI	81,5	77,7
60 Ton			3,74	0,346
40 CaSiI	82,3	78,9
40 Ton			4,91	0,353
60 CaSiI	82,5	80,8
20 Ton			4,93	0,344
80 CaSiI	82,0	82,5
80 Ton			4,87	0,296
20 TiO₂	81,7	83,6
60 Ton			5,07	0,397
40 TiO₂	82,8
40 Ton			0,531
60 TiO₂	83,7
20 Ton		0,586
80 TiO₂	84,2

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Lie Oberflächen der in Beispiel I verwendeten Tone reichten

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von 8 m /g für den Georgia-Kaolin-WP-Filler bis 22 m /g, für den Hydragloss 90-Beschichtungston der Huber Corporation Tabelle II faßt die optischen Vergleiche der Pigmentzusammensetzungen zusammen, die mit der Qualität des WP-Filler-Tones hergestellt wurden. Die Pigmentzusammensetzung, die 80 °/o WP-Ton enthielt, auf dem 20 i<> GaSiI niedergeschlagen waren, hatte im Vergleich mit WP-Ton allein eine unerwartete Verbesserung der optischen Wirksamkeit zur Folge. Das gleiche Pigment war jedoch leicht schwächer in der Deckkraft, als eine physikalische Mischung von 80 % WP-Ton und 20 °/> TiO₂. In ähnlicher Weise, wie in Tabelle III gezeigt, hatte die Pigmentzusammensetzung mit 80 % PDM-Ton, auf dem 20 $ CaSiI niedergeschlagen waren, ein drastisches und unerwartetes Anwachsen der optischen Wirksamkeit im Vergleich mit PDM-Ton allein zur Folge. Darüber hinaus war dieses Pigment bezüglich der Deckkraft mit einer physikalischen Mischung von 80 °/o PDM-Ton und 20 % TiO₂ allein gleichwertig. Ähnliche Ergebnisse fand man bei den anderen Tonen, wie durch die Daten in Tabelle IV bis VI dargestellt. Zusätzlich zeigten die Daten, daß der Streukoeffizient des Basistonmaterials allein in gleicher Weise anwächst, wie der Anteil von darauf niedergeschlagenem CaSiI anwächst.

Tabelle VII zeigt einige Beziehungen zwischen Oberflächen des Basis-Tonmaterials, den Oberflächen der Pigmentzusammensetzungen, welche von den Basistonen aufgezeigt wurden, und allgemeine Beziehungen zwischen Verteilung der Teilchengröße der Tone und prozuentalem Anwachsen bezüglich des Streukoeffizienten, welche bei den erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen herrschen. In jedem Fall fand man heraus, daß die Teilchengröße-Verteilung der Pigmentzusammensetzungen im wesentlichen die gleichen sind wie die Teilchengrößen-Verteilung der in jedem der Fälle verwendeten Basis-Tonmaterialien. Wie in den Zeichnungen (Fig. 2 bis 5) gezeigt, ändern die relativ kleinen kugelförmigen Teilchen aus Calciumsilikat, die sich auf den Ton-Plättchen niederschlagen,

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die gesamte Teilchengrößen-Verteilung des Basismaterials nicht wesentlich.

Tabelle VII

Streukoeffizient

(S') gegenüber

Teilchengrößen-Verteilung

Pigment-

Oberfläche Streukoeffizient

Zusammensetzung (_m ²/_ff)

prozentuales Anwachsen des Streukoeffiz.

Ultraweiß 9ü-Ton - 90 1° feiner als 2 pm

100 80 20	Ton Ton CaSiI	12,6 16,4	12,1	0,13 0,26	100
60 40	Ton CaSiI	20,5	23,7	0,37	169
	Nuclay Ton	- 80 %	21,5	feiner als 2 /um
100	Ton	11,7	0,164	—
80 20	Ton CaSiI	23,1	0,272	6,58
60 40	Ton CaSiI	28,5	0,346	111
	PDM-Filler-Ton - 67	i» feiner als 2 pn
100	Ton	0,156	—
80 20	Ton CaSiI	0,241	54,5
60 40	Ton CaSiI	0,273	75

Die Daten in Tabelle VII zeigen die Wichtigkeit der Auswahl von im Handel erhältlichem Basis-Tonmaterial, um die Verteilung der Silikatkomponente zu optimieren. Wenn die Feinheit der Teilchengrößen-Verteilung des Basis-Tonmaterials bei der Pigmentzusammensetzung ansteigt, so wird die Verteilung der Silikatkomponente begünstigt. Weiterhin werden mit anwachsender Feinheit der Tonteilchen und bei höheren

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Pegeln des Ersetzens der Silikatkomponente gleichwertige optische Eigenschaften der Pigmentzusammensetzungen erzielt, verglichen mit dem gleichen Pegel einer TiO,,-Zugabe. Bei den Beschichtungstonen mit kleinerer Teilchengröße wurde eine gleiche optische Wirksamkeit erhalten bei 60 % Ton - 40 % CaSi] als bei 40 % TiO₂ - Füllmittel-Systemen. Die Daten zeigen also, daß es möglich ist, die optische Verteilung von TiOp in einer Papierunterlage mit der Pigmentzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zu verdoppeln, wobei 20 - 40 Gew.-°/o des gesamten Naßendfiillers (wet end filler) TiO₂ ausmachen würde.

Beispiel II

Proben von Pigmentzusammensetzungen werden mit einer Apparatur gemäß Pig. 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß nur ein einziger der in Reihe geschalteten Mischer benutzt wurde. Die pH-Einsteilung mit für die Papierherstellung geeignetem Alaun wurde in kleinen Portionen vor dem Filtern und Waschen des Produktes der Pigmentzusammensetzung durchgeführt. Bei einem der Versuche (Tabellle VIII) wurde PDM-Premiumfiller-Ton von Georgia Kaolin verwendet und bei einer zweiten Versuchsreihe (Tabelle IX) wurde Ultraweiß 90-Beschichtungsgrad-Ton verwendet. Als Silikat-Komponente wurde "0"-Grad-Natriumsilikat der Firma Philadelphia Quartz Company ausgewählt und als Salz-Komponente des Verfahrens Calciumchlorid. Die Konzentration der Natriumsilikatlösung wurde von etwa 0,042 - 0,168 kg/1 (0,42 - 1,68 lbs/gal.) variiert, und zwar bei Flußgeschwindigkeiten von etwa 2,5 bis 4,8 l/min (0,60 - 1,14 gal./min) in einem Ton-/Salz-Brei, der 0,19 - 0,307 kg/1 (1,9 - 3,07 lbs/gal.) Ton und etwa 0,017 - 0,027 kg/l (0,17 - 0,27 lbs/gal.) Salz enthielt. Aus diesen Reaktionen wurden mehrere Pigmentzusammensetzungen erhalten, gefiltert und gewaschen. Die beim ersten Experiment (Tabelle XIII) hergestellte Pigmentzusammensetzung bestand aus 80 % PDM-Ton und 20 $> Calciumsilikat. Beim zweiten Experiment (TabelleIX) wurde

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27 I 19

die Ultraweiß 90-Ton-Komponente zwischen 60 und 90 ⁰A und die Calciumsilikat-Komponente von 40 bis 10 °/o variiert. Die Pigmente wurden in Standard-TAPPI-Handblätter als Füllmaterial eingearbeitet und die optischen Eigenschaften gemessen.

Tabelle VIII

Pigmentzusammensetzung - optische Vergleiche PDM-Filler-Ton - kontinuierliches Verfahren

Pigmentzusammensetzung

Helligkeit

Deckungsgrad

Füllmittel

Streuungskoeffizient S'

Kontrolle	PDM Ton	79,0	71,5	0,50	—
100	PDM Ton	79,3	75,3	5,02	0,155
100	Ton CaSiI	80,0	79,5	9,86	0,179
80 20	Ton CaSiI	80,8	77,6	4,67	0,257
Scm	Ton CaSiI	81,8	82,1	8,90	0,277
80 20	Ton CaSiI	81,1	77,2	4,94	0,236
80 20		82,1	82,4	10,11	0,259
		Tabelle IX

Pigmentzusammensetzung - optische Vergleiche Ultraweiß 90-Ton - kontinuierliches Verfahren

Pigmentzusammen- Helligkeit Deckungssetzun« (f>) grad

Füllmittel Streuungs-($)koeffiz.S'

Kontrolle 100 UW 90 Ton	78,5 79,2	70,3 74,4	5,30	0,157
80 Ton 20 CaSiI	81,0	77,5	5,25	0,278
90 Ton 10 CaSiI	81,0	78,0	5,23	0,300
60 Ton 40 CaSiI	82,2	80,3	5,42	0,396

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Jede der gemäß Tabelle VIII und IX erhaltenen Pigmentzusammensetzungen wurde bei einer Rührgeschwindigkeit des Reihenmischers von 1700 U/min hergestellt und zu den oben angeführten Anteilen in Handblätter (handsheets) eingearbeitet. Proben, die bei niedrigeren Geschwindigkeiten erhalten wurden, zeigten keine wesentlichen Änderungen der optischen Eigenschaften. Bei jeder Portion wurden zwei Waschungen des Filterkuchens durchgeführt, wobei das Verhältnis 1,6 Teile Wasser zu 1 Teil Pigment betrug, um bis zu 93 $> der während der Reaktion erzeugten Natriumsalz-Nebenprodukte zu entfernen. Ein Vergleich der gemäß Beispiel II erhaltenen Pigmentzusammensetzungen mit den Daten, die man mit den gemäß Beispiel I hergestellten Zusammensetzungen erhielt, zeigt, daß das in einer Einrichtung für kontinuierliches Verfahren hergestellte Produkt etwa die gleichen Ergebnisse aufwies als das Produkt, das in einem Waring-Mischer auf einer Prüfmeßbank hergestellt wurde.

Beispiel III

In Beispiel III wurden Pigmentzusammensetzungen nach dem in Beispiel II beschriebenen kontinuierlichen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, daß keine pH-Einstellung durchgeführt wurde, wobei als Basis-Tonmaterialien Ultraweiß 90-Ton und Nuclay verwendet wurden. Die so hergestellten Pigmentzusammensetzungen wurden in Kalibrierpresse-Ansätzen eingearbeitet und einer Unterlage in Gewebeform, einem sogenannten basestock in web form, der Westvaco Corporation,zügefuhrt. Eine Sperrollen-Kalibrierpressen-Einrichtung, genannt "gate roll size press apparatus", wurde verwendet, um die Ansätze (formulations) zu veranlassen, ein 27,45 kg/Ries (61 Ib/ream)-Papier und ein 21,6 kg/Ries (48 lb/ream)-Clear Spring-Papier von Offset-Qualität zu erzeugen, beides Handelsprodukte der Westvaco Corporation. Für den Zweck dieses Beispieles ist ein Ries definiert als 500 Blatt Papier mit Abmessungen von 63,5 x 96,52 cm (25 x 38 inch).

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Die Kalibrierpressen-Ansätze wurden mit Pigmentzusammensetzungen hergestellt, welche 80 % UW 90-Ton und 20 > CaSiI,

80 $> Nuclay und 20 % CaSiI sowie 90 > UW 90-Ton und 10 ^c/i> CaSiI enthielten. Die Ansätze, welche die 80/20-Pigmentzusammensetzungen enthielten, wiesen je etwa 40 Gew.-/£ Stärke und 60 Gew.-% Pigment auf, während die Ansätze, welche die 90/10-Pigmentzusammensetzung enthielten, etwa 35 Gew.-/' Stärke und 65 Gew.-^ Pigment aufwiesen. Die Komponententeile wurden in Wasser zu einem Brei verrührt mit einem Feststoffgehalt von etwa 22 - 28 i». Hie Sperrollen-Kalibrj erpreß-Vorrichtung wurde mit einer RoI]engeschwindigkeit von 4üO Schwingbewegungen/min betrieben und so eingestellt, daß ein Ausstoß von weniger als etwa 2,25 kg/Ries (5 lb/rean;) erfolgte. Nach dem Kalibrieren wurde das Gewebe getrocknet und zu Blättern geformt, wobei Probeblätter analysiert wurden, um ihre optischen Eigenschaften und ihre Druckfähigkeit zu analysieren. Die Ergebnisse sind in Tabelle λ zusammengestellt.

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Tabelle

optische und Fügtigkeits-Vergleiche Qualität für kalibrierte Umschläge

Pigment- Überzugs- Helligkeit Ueckgrad Wauhszunamrnenr;et"ung gewicht Scheide-

('/■■) (kg/Kies) draht

(=2,22 lbs/ (Wax Pick

ream) Wire)

Grundlage	___	1	,9		1	,2	80,4	92	,2	9
100 UW 90-ΐοη	(4,3)	2	,1	(2,7)	1	,2	79, b	92	,0	14+
100 Muclay	(4,7)	2	,2	(2,7)	0	,9	79,9	92	,5	14 +
80 UW QO 20 CaSiI	(4,8)	2	,5	(2,1)		81,5	93	,6	12
80 Nuclay 20 CaSiI	(5,5)	2	,2		81 ,0	93	,6	13
90 UW 90 10 Caoil	(4,8)		Clear Spring-Offset-Qua!	80,9	93	,1	14 +
	Grundlage	ität
80 UW 90 20 CaSiI	81,4	89	,0	12
80 Nuclay 20 CaSiI	82,2	90	,1	13
90 UW 90 10 CaSiI	81,6	90	,2	14 +
82,2	89	,7	13

Die in Tabelle X gezeigten Daten machen deutlich, daß die Verbesserungen der optischen Eigenschaften mit den Pigmentzusammensetzungen der Erfindung erheblich sind im Vergleich mit den Kontroll-Ansätzen, welche lediglich Nuclay oder Ultraweiß 90-Ton enthalten. Eine Prüfung der kalibrierten Papierproben zeigte auch, daß die Ansätze, welche Pigmentzusammensetzungen nach der vorliegenden Erfindung enthielten, eine gleichförmigere Oberfläche aufwiesen. Es zeigte sich auch, daß die Ansätze der Pigmentzusammensetzungen gleich-

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förmiger benetzten als die Kontroll-Ansätze, wenn ein Tropfen Wasser darauf fiel. Die Wachsscheide, genannt Wax pick, ein Maß für die Abscheidefähigkeit (pick strength) des Papiers beim Offset-Drucken, verringerte sich bei Verwendung der Ansätze mit erfindungsgemäi3er Pigment zusammensetzung nicht augenscheinlich. Diese Ergebnisse wurden bei Labor-Drucktests bestätigt, wo sich keine Unterschiede bei der Abscheide- bzw. Aufnahmeneigung zeigte zwischen Papier, das mit Ansätzen gemäß der erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzung kalibriert wurde und Papier, das mit Kontroll-Ansätzen kalibriert wurde. Darüber hinaus wurde mit Ansätzen, welche die erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen verwendeten, das Durchscheinen der Druckschwärze erheblich reduziert, wohingegen das Aussehen des Blattes erheblich verbessert wurde.

Die erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzungen 3ind auch bei der Beschichtung der Ansätze für Papier von Nutzen. Bei der Papierbeschichtung wird im allgemeinen TiOp-Pigment verwendet, um Blätter mit hoher Deckkraft und Helligkeit zu erhalten und außerdem wegen der guten Fähigkeit, das Pigment zu verbergen.

p ist jedoch ein Material, das leicht abgetragen wird (die übliche Valley-Abtragung liegt bei etwa 25 mg), außerdem ist es teuer. Daher wird ständig nach Ersatzstoffen für das TiOp bei der Papierbeschichtung gesucht.

Beispiel IV

Es wurden Beschichtungs-Ansätze hergestellt, bei denen das üblicherweise benutzte TiO₂ durch eine Menge gleichen Gewichts der erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzung ersetzt wurde. Zu diesem Zweck wurde eine Pigmentzusammensetzung, bestehend aus 90 % Ultraweiß 90-Ton und 10 i> Calciumsilikat nach dem kontinuierlichen Herstellverfahren, das in Beispiel II be-

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schrieben wurde, hergestellt. Es wurden drei Beschichtungs-Ansätze erzeugt, einschließlich eines Kontroll-Beschichtungsansatzes, welcher kein TiO₂ enthielt, eine zweite Beschichtung, die 5 % TiO₀ enthielt und eine dritte experimentelle Beschichtungsfarbe, die 5 % der 90/10-Pigmentzusammensetzung enthielt, alle Angaben in Gewichtsprozent. Jeder Beschichtungs-Ansatz enthielt ebenfalls Ton, Kalk, Stärke und ein Latex, das nach einer Standardformel hergestellt wurde. Die Kontroll-Beschichtung hatte eine Brookfield-Viskosität von 14 000 cps bei 6ü,4 7° Feststoffen, während die Beschichtung mit der erfindungsgemäßen Pigmentzusammensetzung eine Brookfield-Viskosität von 20 000 cps bei 59,8 % Feststoffen aufwies. Die Beschichtungen wurden über Hängeflügel, trailing blade genannt, einer 17,1 kg/Ries-Field Web Offset-Unterlage (ein Produkt der Westvaco Corporation) zugeführt, wobei sechs verschiedene Flügel-Aufladungen vorhanden waren, um Schichtgewichte von etwa 2,25 bis 5,85 kg/Ries zu erzeugen. Die beschichteten Unterlagen wurden getrocknet bei 600 pli und 65 C (150 F) an drei Stellen (nips) kalendriert und dann zu Blättern geformt, um Proben zu erhalten, von denen die Daten in Tabelle XI erhalten wurden.

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	2,3	der optischen	5	928	Tabelle XI	chichtungs-AnsiJtze	1057	48	86,5	t Hellig	■o	73,6	Wachs-
	3,0	t. Glattheit	1088	/ TiU₂-BeS		1329	54	87,1	keit	73,8	abschei
	3,5	der Masse	1224	Qualität		1330	57	87,7		74,4	dung
PigmentZusammensetzung	4,1		1296	Glanz	und der Druckfähigkeit)	1253	58	88,7		74,7	(Wax
(VergMch	4,5		1335		Deckkraf"	1561	58	89,6		74,9	Pick)
Schichtgewichi	5,4		1467			1174	55	90,4		75,8
kg/Kies					Kontrolle		74,3		7
(lbs/ream)	2,25			867	47	86,2	74,8	73,3	7
	2,7	τ» TiU₂		1082	55	87,3	75,5	73,7	7
	3,4	51		1182	56	87,8	7,58	74,0	7
	4,2	57	ö7,1	1357	■ 58	88,3	76,1	74,3	7
(5,2)	4,9	59	37,7	1381	59	88,9	76,4	74,4	7
(6,6)	5,8	61	88,7	1321	58	89,8	74,7
(7,9)		62	89,1	7
(9,1 )	2,5	66	89,5	7
(9,9)	3,1		90,5	7
(12,0)	3,6		Pigmentzusammensetzung 5 '/	7
	4,2	6
(5,0)	4,5	6
(6,1)	5,9
(7,6)	8
(9,4)	8
(10,8)	7
(12,8)	7
	7
(5,5)	7
(7,0)
(8,0)
(9,4)
9,9)
(13,1)

Wie aus den Daten der Tabelle XI zu ersehen, hatte ein Beschiehtungs-Ansatz in welchem TiUp durch eine gleiche Gewichtsmenge einer 90/10-Pigmentzusammensetzung ersetzt
wurde, ein beschichtetes Papier mit optischen Eigenschaften (Deckkraft und Helligkeit) zur Folge, die etwa in die Mitte zwischen denjenigen des Papiers fiel, welches mit dem
Standard-Ansatz, der TiO₂ enthielt, und dem Kontroll-Ansatz

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ohne TiO₂ beschichtet wurde. Glanzmessungen waren bei dem Ansatz mit (erfindungsgemäßen) Pigmentansatz leicht niedriger als diejenigen bei einem Standard-Ansatz, während die Glattheit erhöht war. Unter Zugrundelegung anderer Daten (nicht beschrieben), würde die Valley-Abtragung der in Beispiel IV verwendeten Pigmentzusammensetzung von etwa 8 bis 12 mg reichen, d. h. unter derjenigen von TiO_? liegen, während eine Kosteneinsparung bei der Verwendung von Pigmentzusammensetzungen gegenüber TiO₂ erheblich sein würde. Man ersieht daraus, daß die erfindungsgemäße Pigmentzusammensetzung eine gute Wahl ist zum Ersetzen von TiO₂ bei Papier-Beschichtungs-Ansätzen.

Im Vorstehenden wurde die Erfindung anhand von Beispielen dargestellt, sie soll darauf aber nicht beschränkt werden, da andere Abänderungen und Modifizierungen möglich sind, ohne die Idee der folgenden Ansprüche zu verlassen.

Zusammengefaßt besteht die Erfindung aus einer Silikatpigment-Zusammensetzung, die durch eine Niederschlagsreaktion hergestellt wird, wobei kugelförmige, wasserhaltige Metallsilikat-TeiDehen auf den ebenen Oberflächen von Ton-Teilchen mit Plättchen-Struktur niedergeschlagen werden. Als Ergebnis dieser Niederschlags-Reaktion erhält man ein Produkt, das eine unerwartete Verbesserung der optischen Wirksamkeit bzw. Eigenschäften aufweist, verglichen mit der optischen Wirksamkeit der Ton-Komponente allein.

Wenn die kugelförmigen Metallsilikat-Teilchen in ein Blatt Papier oder ähnliches eingearbeitet werden, so wirken sie als Abstandshalter zwischen einzelnen Tonteilchen, um ein Leervolumen oder Lichtstreustellen zu erzeugen, welche umgekehrt wiederum verbesserte optische Eigenschaften des Papiers verursachen.

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Claims

;1._: Weiße Pigmentzusammensetzung, gekennzeichnet durch eine Ton-Pigment-Komponente und eine Metallsilikat-Pigment-Komponente, welche fest an der Ton-Pigment-Komponente anhaftet.

2. PigmentZusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Pigment-Komponente eine Plättchen-Struktur aufweist, wobei die Plättchen ebene Oberflächen haben.

3. Pigmentzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilikat-Pigment-Komponente die Form von kugelförmigen Teilchen hat, welche auf den ebenen Oberflächen der Tonplättchen niedergeschlagen werden.

4. Pigmentzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilikat-Komponente etwa 10 bis 90 Gew. -ήα der gesamten Pigment zusammensetzung ausmacht.

5. PigmentZusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Pigment-Komponente Kaolinton enthält.

6. Pigmentzusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilikat-Pigment-Komponente ein Reaktionsprodukt aus einem wasserlöslichen Alkalimetallsilikat und einem wasserlöslichen Salz eines mehrwertigen Metalles enthält.

7. PigmentZusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Alkalimetallsilikat Natriumsilikat ist und das wasserlösliche Salz eines mehrwertigen Metallsalzes Calciumchlorid ist.

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8. PigmentZusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsilikat-Pigment-Komponente Calciumsilikat enthält.

9. Papier, das Zellstoff-Fasern und ein Füllmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmaterial eine Pigmentzusammensetzung Verwendung findet, welche eine Tonpigment-Komponente und eine Metallsilikat-Pigment-Komponente in Form von kugelförmigen Teilchen aufweist, welche auf den ebenen Oberflächen der Tonplättchen niedergeschlagen sind.

10. Papier nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Pigment-Komponente Kaolinton enthält und die Metallsilikat-Komponente Calciumsilikat enthält.

11. Papier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigment Zusammensetzung etwa 10 bis 90 Gew.-^ Calciumsilikat enthält.

12. Papier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß genügend Pigmentzusammensetzung enthalten ist, um die optischen Eigenschaften des Papiers zu verbessern.

13. Ansatz für die Kalibrierpresse, der zum Kalibrieren von Papier oder ähnlichem geeignet ist, mit einer wässrigen Lösung aus Binder und Pigment, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigment eine Pigmentzusammensetzung verwendet wird, welche aus einer Ton-Komponente mit Plättchen-Struktur und einer Metallsilikat-Komponente in Form von kugelförmigen Teilchen besteht, welche auf die ebenen Flächen der Tonplättchen niedergeschlagen werden.

14. Ansatz für die Kalibrierpresse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Komponente Kaolinton enthält und die Metallsilikat-Komponente Calciumsilikat enthält.

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15. Ansatz für die Kalibrierpresse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Pigmentzusammensetzung etwa 10 Ms 90 Gew.-% Calciumsilikat enthält.

16. Papier, das als Druckpapier geeignet ist und im wesentlichen aus Papierblättern besteht, welche auf einer Oberfläche eine wässrige Beschichtung aus Pigment und Bindemittel enthält, wobei der Anteil des Bindemittels zum Binden des Pigments an das Papier ausreicht, die Beschichtung im wesentlichen aus der wässrigen Dispersion von Pigment und Bindemittel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Pigment eine Pigmentzusammensetzung verwendet wird, welche aus einer Ton-Komponente mit Plättchen-Struktur und einer Metallsilikat-Komponente in Form von kugelförmigen Teilchen besteht, welche auf den ebenen Oberflächen der Tonplättchen niedergeschlagen sind.

17. Papier nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ton-Komponente Kaolinton enthält und die Metallsilikat-Komponente Calciumsilikat enthält.

18. Papier nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentzusammensetzung etwa zwischen 10 bis 90 Gew.-% Calciumsilikat enthält.

19. Papier nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentzusammensetzung 90 # Ton und 10 # Calciumsilikat enthält und die Stärke der Papierbeschichtung mindestens 2,25 kg/Ries beträgt (5 lbs./ream , wobei 1 Ries oder ream 500 Blatt Papier mit 22 χ 38 inch oder 55,88 χ 96,52 cm umfaßt).

20. Verfahren zum Herstellen einer weißen Pigmentzusammensetzung mit verbesserter optischer Wirksamkeit, bestehend im wesentlichen aus einer Ton-Komponente und einer Metallsilikat-Komponente, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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τ·

(a) Bilden einer wässrigen Lösung von Tonpigment mit

Plättchenstruktur;

(b) Einmischen eines wasserlöslichen Salzes aus mehrwertigem Metall in den Tonbrei;

(c) Zumessen eines wasserlöslichen Alkalimetallsilikates in den Ton-/Salz-Brei unter hoher Schubkraft, wobei das Silikat sich in Form von kugelförmigen Teilchen auf den ebenen Oberflächen der Tonplättchen niederschlägt, um eine Pigmentzusammensetzung zu bilden;

(d) Filtern der Pigmentzusammensetzung aus dem Brei, und

(e) Waschen der Pigmentzusammensetzung.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonkomponente in Stufe (a) Kaolinton ist.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Salz eines mehrwertigen Metalles in Stufe (b) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den wasserlöslichen Salzen von Calcium, Barium, Zink und
Magnesium besteht.

23. Verfahren nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Salz eines mehrwertigen Metalles in Stufe (b) ein Calciumsalz ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumsalz Calciumchlorid ist.

25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Alkalimetallsilikat in Stufe (c) aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus den wasserlöslichen Silikaten von Natrium,
Kalium und Lithium besteht.

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~K~

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Alkalimetallsilikat in Stufe (c) Natriumsilikat ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des in Stufe (b) hinzugefügten wasserlöslichen Salzes so bemessen ist, daß er den Betrag übersteigt, der für das stöchiometrische Gleichgewicht notwendig ist, um mit Alkalimetallsilikat zu reagieren, und daß der Betrag des in Stufe (c) beigefügten Alkalimetallsilikats so bemessen ist, um beim endgültigen Produkt einer Pigmentzusammensetzung das gewünschte Gewichtsverhältnis Ton zu Silikat zu erhalten.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion des Ausfällens bzw. Niederschi agens in Stufe (c) bei einem Temperaturbereich zwischen etwa 20 bis 85 ⁰C stattfindet.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Breies, der die Pigmentzusammensetzung enthält, nach Stufe (c) auf einen Wert nicht niedriger als 4 eingestellt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 10 Gew.-^ an der Metallsilikat-Komponente auf den Tonplättchen niedergeschlagen wird.

31. Verfahren nach Anspruch 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die gefilterte und gewaschene Pigmentzusammensetzung getrocknet wird.

32. Verfahren zum Herstellen einer Silikatpigmentzusammensetzung mit verbesserter optischer Wirksamkeit, welche im wesentlichen aus einer Ton-Komponente und einer Metallsilikat-Komponente besteht, gekennzeichnet durch die Stufen:

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(a) Bilden einer wässrigen Suspension von Kaolintonpigment mit Plättchenstruktur;

(b) Beimischen eines wasserlöslichen Calciumchloridsalzes in den Tonbrei;

(c) Zumessen eines wasserlöslichen Natriumsilikats in den Ton-/Salz-Brei bei hoher Schubkraft, wobei das Silikat in Form von kugelförmigen Teilchen aus Calciumsilikat auf die ebenen Oberflächen der Kaolintonplättchen ausfällt , um die Silikat-Pigment-Zusammensetzung zu bilden;

(d) Einstellen des pH-Wertes des Breies mit der Silikat-Pigment-Zusammensetzung auf einen Wert zwischen etwa 4 und 9;

(e) Ausfiltern der Silikatpigmentzusammensetzung aus dem Brei, und

(f) dem Auswaschen des Produktes der Silikatpigment-Zusammensetzung.

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