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Patent Searching and Data


Title:
COMPOUND CONTAINING DRY MATTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/046497
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a compound containing dry matter, in particular for use in the paper, plastic and construction materials industries, comprising a microfibrillated cellulose, at least one inorganic filler, and water, the inorganic filler being bound substantially to or in the fibres or fibrils of the microfibrillated cellulose. The compound according to the invention is characterised in that the microfibrillated cellulose makes up a percentage of 5% to 80% and the filler makes up a percentage of 95% to 20%, each in relation to the dry matter of the compound. The invention also relates to a method for producing the above-mentioned compound.

Inventors:
ARNDT TIEMO (DE)
POLIKARPOV NIKITA (DE)
FIEDLER MANUELA (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/072239
Publication Date:
March 15, 2018
Filing Date:
September 05, 2017
Export Citation:
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Assignee:
PAPIERTECHNISCHE STIFTUNG (DE)
International Classes:
D21H11/18; D21H17/25; D21H17/67
Domestic Patent References:
WO2014072913A12014-05-15
WO2011051882A12011-05-05
WO2011141876A12011-11-17
WO2010131016A22010-11-18
WO2014072913A12014-05-15
WO2011051882A12011-05-05
WO2013061266A12013-05-02
Foreign References:
EP2557225A12013-02-13
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
WITTMANN, E.Ulrich (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Compound mit einer Trockenmasse, insbesondere für den Einsatz in der Papier-, Kunststoff- und Baustoffindustrie, umfassend:

(a) eine mikrofibrillierte Cellu lose,

(b) wenigstens einen anorganischen Füllstoff, und

(c) Wasser, wobei der anorganische Füllstoff, im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrofibrillierte Cellulose einen Anteil von 5 bis 80% und der anorganische Füllstoff einen Anteil von 95% bis 20 jeweils in Bezug auf die Trockenmasse des Compounds haben.

2. Compound gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Compound eine Trocken masse von wenigstens 10%, weiterhin von wenigstens 20%, weiterhin von wenigstens 40%, weiterhin von wenigstens 60% bis zu etwa 75% aufweist.

3. Compound gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 60%, weiterhin wenigstens 70%, weiterhin wenigstens 80%, weiterhin wenigstens 90% bis zu 100% des anorganischen Füllstoffs an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden ist.

4. Compound gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 20%, weiterhin wenigstens 30%, weiterhin wenigstens 40%, weiterhin wenigstens 50% bis etwa 65% des anorganischen Füllstoffs fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden ist.

5. Compound gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Füllstoff wenigstens ein Calciumsalz umfasst.

6. Compound gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumsalz ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Calciumcarbonaten, Calciumsulfaten u nd Mischungen derselben.

7. Compound gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Calciu mcarbonate, vorzugsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, u nd die Calciu msulfate, vorzugsweise Calciumsulfat-Dihyd rat, wie beispielsweise Rauchgasgips sind.

8. Compound gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Com pound zusätzlich wenigstens einen Hilfsstoff aufweist, insbesondere ausgewählt aus einer Gru ppe bestehend aus anionischen Makromolekülen, vorzugsweise

Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Polyvinylalkohol u nd/oder deren Derivaten.

9. Compound gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrofibrillierte Cellulose eine anionische relative Ladungsmenge aufweist.

10. Compound gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die anionische relative Ladungsmenge zwischen 15 bis 40 μec^/g, weiterhin zwischen 40 bis 90 με /^ und weiterhin zwischen 100 bis 1.500 μec^/g mikrofibrillierter Cellulose ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines Compounds mit einerTrockenmasse umfassend eine mikrofibrillierte Cellulose, wenigstens einen anorganischen Füllstoff und Wasser in einem Extruder, wobei der anorganische Füllstoff im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden ist, umfassend die Schritte:

(a) Bereitstellen einer Suspension aus Faserstoff enthaltend Cellulose und Wasser im Extruder,

(b) Bereitstellen eines Calcium-Donors zu der Suspension aus Faserstoff und Wasser, wobei die Bereitstellung vor, während oder unmittelbar nach Schritt (a) erfolgen kann,

(c) Mikrofibrillieren des Faserstoffs durch mechanische, chemische und/oder enzymatische Behandlung zum Generieren mikrofibrillierter Cellulose,

(d) In Kontakt bringen des mikrofibrillierten Faserstoffs aus Schritt (c) mit wenigstens einem Additiv, wobei dasAdditivausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus

• einer Carbonat-Quelle und

• einer Sulfat-Quelle und Mischungen derselben,

(e) Bilden eines suspendierten Compounds, wobei das Compound die mikrofibrillierte Cellulose und wenigstens einen anorganischen Füllstoff aufweist, wobei der

anorganische Füllstoff an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebildet wird u nd ausfällt, und optional (f) Trocknen des Compounds.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) in der Suspension aus Faserstoff enthaltend Cellulose und Wasser der Faserstoff eine Trockenmasse von wenigstens 10%, weiterhin von wenigstens 20%, weiterhin von wenigstens 40%, weiterhin von wenigstens 60% bis zu etwa 75% aufweist.

13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) der Calcium-Donor wässrige Ca(OH)2 Lösung oder wässrige CaCl2 Lösung ist.

14. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) die Carbonat-Quelle ausgewählt ist aus einer Gru ppe bestehend aus C02;

Rauchgas; MC03, wobei M unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na2, K2, (N H4)2 und NaH; und

Mischungen von XC03 mit 2NH4Cl, wobei X unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na2, K2 und NaH; sowie Mischungen derselben.

15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Calcium-Donor wässrige CaCl2 Lösu ng ist und die Carbonat-Quelle ausgewählt ist aus einer Gru ppe bestehend aus MC03, wobei M unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na2, K2, (NH4)2 u nd NaH; u nd Mischungen von XC03 mit 2NH4Cl, wobei X unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na2, K2 u nd NaH.

16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) die Sulfat-Quelle ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus S02, YS04, wobei Y unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na2, K2, (N H u nd H2.

17. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (e) der anorganische Füllstoff wenigstens ein Calciumsalz umfasst.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumsalz ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Calciumcarbonaten, Calciumsulfaten u nd Mischungen derselben.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 u nd 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Calciu mcarbonate, vorzugsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, u nd die Calciu msulfate, vorzugsweise Calciumsulfat-Dihyd rat, wie beispielsweise Rauchgasgips sind.

20. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Bereitstellung von wenigstens einem Hilfsstoff, insbesondere ausgewählt aus einer Gru ppe bestehend aus anionischen Makromolekülen, vorzugsweise

Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Polyvinylalkohol u nd/oder deren Derivaten zu dem suspendierten Faserstoff vor Schritt (d) erfolgt.

21. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff vor Bereitstellu ng im Extruder im Schritt (a), gemahlen, insbesondere schneidend und/oder fibrillierend gemahlen wird.

22. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellu ng in einem ein-, zwei- oder mehrwelligen Extruder erfolgt und die Drehzahl der Welle(n) zwischen 150 bis 1.500 U/min, vorzugsweise zwischen 200 bis 1.250 U/min und stärker bevorzugt zwischen 300 bis 1.000 U/min ist.

23. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zum Herstellen eines Compounds gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10 in einem Extruder.

24. Verwendung eines Compounds gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellu ng von Papieren, insbesondere von graphischen Papieren, Verpacku ngspapieren und

Spezialpapieren, bspw. Zigarettenpapieren, Pappen, Schaumstoffen, Formkörpern und Kunststoffen.

Description:
Compound mit einer Trockenmasse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Compou nd mit einer Trockenmasse, wie es insbesondere in der Papier-, Kunststoff- und Baustoffindustrie eingesetzt wird, sowie ein Verfahren zu m Herstellen eines Compounds mit einer Trockenmasse, sowie mittels des erfinderischen Compounds hergestellte Papiere, Pappen, Schaumstoffe, Formkörper und Kunststoffe. Die Fällung von Calciumcarbonaten aus Ca(OH) 2 (Kalkmilch) mittels C0 2 zu präzipitiertem

Calciu mcarbonat (im folgenden kurz PCC (precipitated calcium carbonate) genannt) ist ein bekannter Prozess, um Füllstoffe für die Papier-, Baustoff- und Kunststoffindustrie herzustellen.

Besonders in der Papierindustrie werden große Mengen an PCC als Füllstoff zu r Substitution von teurem Faserrohstoff und wegen ihrer hohen Weiße u nd Opazität eingesetzt. Der Einsatz von Füllstoffen ist dabei in der Menge begrenzt, da diese in steigenden Mengen die Festigkeit von Papieren deutlich herabsetzen bzw. verändern.

U m den Einsatz von PCC zu erweitern, wurden unterschied liche Prozesse entwickelt. Dabei stellt die Fällu ng des PCC an bzw. in Fasern oder Fibrillen von vorgelegter mikrofibrillierter Cellulose, und deren Einsatz als PCC-Fasercompound eine der wirkungsvollsten Methoden dar. Ein anderer Ansatz ist das Mahlen von PCC oder Calciumcarbonat enthaltenden Mineralstoffen in Anwesenheit von cellulosehaltigen Fasern in einem Refiner unter Bildung von mikrofibrillierter Cellu lose zur Herstellu ng von an mikrofibrillierter Cellu lose gebundenen Calciumcarbonaten, wie PCC oder gemahlenem Calciumcarbonat (ground calcium carbonate, GGC). Kommerziell werden im Refiner durch Mahlung hergestellte Calciumcarbonat-Fasercompound-Produkte bspw. von Imerys Minerals Ltd. unter der Bezeichnung FibreLean™ hergestellt und vertrieben.

Das sogenannte Eindicken ist ein wichtiger Prozessabschnitt von cellulosehaltigen

Stoffaufbereitu ngen. In den einzelnen Eindickungsprozessen der Stoffaufbereitung unterscheidet sich das Ergebnis nach der noch enthaltenen Wassermenge. Dies wird üblicherweise durch die Stoffdichte und die Trockenmasse zum Ausdruck gebracht.

Die Bestimmung der Stoffdichte u nd der Trockenmasse einer Faserstoffsuspension erfolgt typischerweise nach DIN EN ISO 4119:1996-05. Die Stoffdichte nach dieser Norm ist das Verhältnis der Trockenmasse (ofentrocken, otro) aus einer Faserstoffsuspension zur Masse der Ausgangsprobe angegeben als Massenanteil in Prozent [% (m/m)], oder anders ausged rückt das Verhältnis der Trockenmasse (otro) der Faserstoffsuspension zu r Gesamtmasse der Faserstoffsuspension (d.h. Trockenmasse des Faserstoffs (otro) + Masse des Wassers). Zu r Bestimmung der Stoffdichte nach DIN EN ISO 4119:1996-05 muss ebenfalls der Trockengehalt respektive die Trockenmasse der Probe bestimmt werden. Der Begriff Trockenmasse respektive Trockengehalt einer Zellstoffprobe ist in DIN 6730:2011-02 definiert; er gibt das Verhältnis der getrockneten Masse (otro) zur Masse der nassen Probe in Prozent an.

In dem im Stand der Technik bekannten Compounds aus PCC und mikrofibrillierter Cellulose ist die erreichbare nur sehr geringe Trockenmasse unter anderem von Nachteil. Bedingt durch die geringen Stoffdichten in der Mahlu ng der Fasern von ü blicherweise 1 bis 6%, beträgt nämlich die Trockenmasse des späteren Compounds ebenso lediglich 3 bis 6%. Aufgrund des hohen

Wasserrückhaltevermögens des Compounds bewirkt eine mögliche nachträgliche Entwässerung des Compounds nur eine marginale Erhöhung der Trockenmasse. Für den späteren Einsatz in weiteren Verfahrensprozessen der im Stand der Technik bekannten Compounds ergeben sich hierdurch unter anderen hohe Logistikkosten, da im Wesentlichen Wasser transportiert werden muss. Dadurch ist im Allgemeinen eine Produktion der Compounds nu r in un mittelbarer Nähe zu einer die Compounds weiterverarbeitenden Fabrik wirtschaftlich, so wie es bspw. auch für herkömmliche Industrieanlagen zur PCC-Herstellung üblich ist.

Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik ist, dass die Mahlprozesse bei den geringen Stoffdichten der Fasern, einen sehr hohen Energieverbrauch von oft über 1.000 kWh/t aufweisen.

Weiterhin ist im Stand der Technik nachteilig, dass im Zuge der Weiterverarbeitung des hergestellten Compounds 80 bis 90% des PCC im Weiterverarbeitu ngsprozess wieder

ausgewaschen werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindu ng ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden. Die vorstehende Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Compound mit einer Trockenmasse gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird ein Verfahren nach Anspruch 11 zur Herstellung eines derartigen Compounds vorgeschlagen. Bevorzugte

Ausgestaltungsformen des Compounds und des Verfahrens zu r Herstellung des Compou nds sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Compound mit einer Trockenmasse zum Einsatz in der Papier-, Kunststoff- u nd Baustoffindustrie umfasst:

(a) eine mikrofibrillierte Cellu lose,

(b) wenigstens einen anorganischen Füllstoff, und (c) Wasser.

Hierbei ist der anorganische Fü llstoff, im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden.

Das erfindungsgemäße Compound ist dadurch gekennzeichnet, dass die mikrofibrillierte Cellulose einen Anteil von 5 bis 80% u nd der anorganische Füllstoff einen Anteil von 95 bis 20% jeweils in Bezug auf die Trockenmasse des Compou nds haben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindu ngsgemäßen Compounds hat die mikrofibrillierte Cellu lose einen Anteil von 10 bis 80 % und der anorganische Füllstoff einen Anteil von 95 bis 60 % jeweils in Bezug auf die Trockenmasse des Compounds.

Die Bestimmung der Trockenmasse erfolgt vorliegend nach DIN EN ISO 4119:1996-05. U nter mikrofibrillierter Cellulose im Sinne der vorliegenden Erfindu ng soll hierbei faseriges

Material verstanden werden, das Cellulosefibrillen (im Folgenden kurz Fibrillen genannt) enthält. Eine Fibrille ist normalerweise sehr dünn und weist meist einen Durchmesser von ca. 5 bis 100 nm im Durchschnitt von ca. 20 nm auf und ist oft zwischen 100 nm bis zu 10 μιη lang. Nichtsdestoweniger können die Fibrillen aufgrund einer breiten Längenverteilung auch länger sein, bspw. 10 bis 200 μιη lang sein. Nanofibrillierte Cellulose ist eine bestimmte Klasse von mikrofibrillierter Cellulose und fällt daher auch unter den Begriff der mikrofibrillierten

Cellulose. In mikrofibrillierter Cellulose sind die einzelnen Fibrillen teilweise oder vollständig von einander gelöst. Fasern, die fibrilliert wurden u nd Fibrillen bspw. auf ihrer Oberfläche aufweisen, sowie Fibrillen, die separiert sind und in einer wässrigen Phase einer Suspension vorliegen, sind von der Definition von mikrofibrillierter Cellulose miteingeschlossen.

Mikrofibrillierte Cellulose hat eine sehr große aktive Oberfläche, allgemein im Bereich von ca.

1 bis 300 m 2 /g- Weiterhin sind Cellulose-Whiskers, mikrokristalline Cellulose, nanokristalline Cellulose oder regenerierte Cellulosefasern und Partikel ebenfalls in der Definition von mikrofibrillierter Cellulose enthalten. Die Fibrillen können auch chemisch und/oder physikalisch modifiziert sein, bspw. polymerbeschichtet sein. Im Gegensatz zu der im Stand der Technik bekannten Cellulose erhöht die aktive Oberfläche der erfindu ngsgemäßen mikrofibrillierten Cellulose in vorteilhafter Art das Potential zur Festigkeitssteigerung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds weist das Compound eine Trockenmasse von wenigstens 10%, weiterhin von wenigstens 20%, weiterhin von wenigstens 40%, weiterhin von wenigstens 60% bis zu etwa 75% auf. Es hat sich ü berraschenderweise gezeigt, dass das erfindungsgemäße Compound derart hohe

Trockenmassen aufweisen kann. Diese sind im Stand der Technik aufgrund des hohen Wasserrückhaltevermögens des Compounds, welches hauptsächlich auf der enthaltenen mikrofibrillierten Cellu lose beruht selbst mit aufwendigen Entwässerungs-verfahren nach der Compou nd-Herstellung bislang nicht erreichbar. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds ist wenigstens 60%, weiterhin wenigstens 70%, weiterhin wenigstens 80%, weiterhin wenigstens 90% bis zu 100% des anorganischen Füllstoffs an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds ist wenigstens 20%, weiterhin wenigstens 30%, weiterhin wenigstens 40%, weiterhin wenigstens 50% bis etwa 65% des anorganischen Füllstoffs fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll unter„fest, insbesondere waschfest mittels Degussa

Waschverfahren gebunden" der Anteil von anorganischem Füllstoff gebunden an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose bezogen auf den entsprechend gebundenen Anteil des anorganischen Füllstoffs vor Waschu ng verstanden werden, der nicht von der mikrofibrillierten Cellulose nach Waschung des Compounds gemäß vorliegendem Degussa Waschverfahren in einer im Stand der Technik etablierten Degussa

Waschzellapparatur entfernt wurde.

Das Procedere des Degussa Waschverfahrens ist, wie folgt:

Das im Extruder hergestellte erfinderische Compound wird in einer Degussa Laborwaschzelle gewaschen. Die Waschzelle setzt sich aus zwei würfelförmigen Zellen (Innen- und Au ßenzelle) mit Kantenlängen von 30 cm (Außenzelle) u nd 16,5 cm (Innenzelle) zusammen. Die

Seitenwände der In nenzelle sind mit Siebgeweben (31 μιη Maschenweite) bespannt, du rch die nicht an Fasern und Fibrillen gebundener Fü llstoff in die Außenzelle ausgewaschen wird u nd dann über einen Auslauf abfließt.

1. Betrieb der Waschzelle: -Waschzelle mittig unter einem Plattrührer platzieren

-Waschzelle zur Hälfte mit Leitungswasser fü llen

- Stoffsuspension (2 l) in die Innenzelle geben

- Innenzelle mit dem Deckel abdecken und mit Gewichten beschweren

- Waschzelle bis zur Auslauf kante mit Leitungswasser füllen

-Ablaufschlauch vorsichtig an den Ablaufstutzen der Waschzelle anbringen

2. Durchführung der Waschung: Zur Waschung werden 15 bis 30 g von Faser /Füllstoff-Compound-Probe suspendiert, und in der Waschzelle unter ständigen Frischwasserzulauf (7 l/min) bei einer konstant hohen Beanspruchung durch den Plattrührer bei ca.1370 U/min gewaschen. Der Plattrührer ist bis 7 cm überdem Boden der Innenzelle abgesenkt und arretiert. Die Waschung erfolgt bei Raumtemperatur und atmosphärischen Druck.

3. Waschzeit und Analyse:

In geeigneten Zeitabständen sind während der Waschung Proben mit ca.2 g otro Stoff der Suspension aus der Innenzelle zu entnehmen. Als zweckmäßig hat sich ein Zeitabstand von fünf Minuten erwiesen. In regelmäßigem Abstand werden Proben aus der Fasersuspension entnommen und nach DIN

EN ISO 5269-2:2005-03 (Rapid-Köthen-Verfahren) über einem aschefreien Filterblatt abgesaugt und getrocknet. Von den getrockneten Blättern wird der Glührückstand in einer thermogravimetrischen Analyse (TGA) bei 525 °C gemäß ISO 1762 :2015-06 bestimmt, um den Verlust an Füllstoff durch den Waschvorgang zu ermitteln. Während der Probenahme sind der Zufluss und der Plattrührer abzustellen. Das Probenvolumen nimmt während des Versuches zu, da die Stoffdichte in der Innenzelle abnimmt.

Mit Hilfe der durch die TGA gewonnen Daten, kann dann zum jeweiligen Waschzeitpunkt der Massenanteil des anorganischen Füllstoffs im Compound (ω% anorganischer Füllstoff) nach folgender Formel bestimmt werden: ω% anorganischer Füllstoff = (m ITITGAXTG) X 100%, mit m = Masse der Probe bei 525°C; ITITGA = Masse der Probe nach TGA bis zur

Massenkonstanz und TG = Trockengehalt der Probe, d.h. Masse der bei 105°C bis zur

Massenkonstanz getrockneten Probe.

Gewaschen wird bis die Konstanz des Aschegehalts erreicht wird. Die Berechnung des prozentual fest, insbesondere waschfest mittels Degussa

Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden Füllstoffs ergibt sich aus folgender Formel: Anteil des anorganischen Füllstoffs nach Waschung [%]/ Anteil des anorganischen Füllstoffs vor Waschung [%].

Insbesondere kann mit besagter Formel der fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebundene Anteil an präzipitierten anorganischen Füllstoffen, wie Calciumcarbonaten u nd/oder Calciumsulfaten, vorzugsweise von PCC und/oder Calciumsu lfat-Dihydrat (Gips) bestimmt werden.

Es hat sich nu nmehr überraschenderweise erwiesen, dass das erfindungsgemäße Compound derart hohe Gehalte an fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebu ndene Füllstoffe, insbesondere präzipitierte Calciumcarbonate und/oder Calciumsulfate, vorzugsweise PCC u nd/oder Calciumsulfat-Dihydrat aufweisen kann. Weiterhin vorteilhaft ist, dass durch das Binden des PCC an der fibrillierten Struktur der mikrofibrillierten Cellulose nicht nur die Festigkeit im Papier erhöht wird, sondern auch die optischen Eigenschaften (wie z.B.

Weißgrad und Opazität) verbessert werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds u mfasst der anorganische Füllstoff wenigstens ein Calciumsalz.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Calciumsalz ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Calciumcarbonaten, Calciumsulfaten und Mischungen derselben.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform sind die Calciumcarbonate, vorzugsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, und die Calciumsu lfate, vorzugsweise

Calciumsulfat-Dihydrat, wie beispielsweise Rauchgasgips.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds sind Mischungen aus Calciumcarbonaten, vorzugsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, und Calciumsulfaten, vorzugsweise Calciu msulfat-Dihydrat, wie beispielsweise Rauchgasgips vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds ist das Verhältnis der Calciumcarbonate zu den Calciumsulfaten in Bezug auf die Summe der Calciumcarbonate u nd der Calciumsu lfate des Compou nds 10 zu 95 Gew. % bis zu 95 zu 10 Gew. %, weiterhin von 30 zu 80 Gew. % bis zu 80 zu 30 Gew. % und weiterhin von 40 zu 70 Gew. % bis zu 70 zu 40 Gew. %.

Alternativ kön nen statt der präzipitierten Calciu mcarbonate und Calciumsulfate im Sinne der vorliegenden Erfindung auch andere präzipitierte Carbonate und präzipitierte Sulfate liegen, die statt dem Calciumion andere divalente Metallionen besitzen, bspw. präzipitierte

Magnesiu mcarbonate und präzipitierte Magnesiumsulfate.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Compounds weist das Compound zusätzlich wenigstens einen Hilfsstoff auf, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus anionischen Makromolekülen, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Polyvinylalkohol und/oder deren Derivaten.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an Hilfsstoffen im Compound 0,1 bis 10 %, weiterhin 0,1 bis 8% und weiterhin 0,1 bis 5% bezogen auf den Anteil an

mikrofibrillierter Cellulose.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds weist das Compound weitere Hilfsstoffe auf, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus organischen Additiven wie Nassfestmittel, Retentionsmittel, Bindemittel, Dispergiermittel, Gleitmittel, Phasenvermittler, Formentnahmehilfsmittel,

Mischungsverbesserer, UV-Stabilisatoren und Katalysatoren sowie Antioxidantien.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds ist das Compound dadurch charakterisiert, dass die mikrofibrillierte Cellu lose eine anionische relative Ladungsmenge aufweist.

Die anionische relative Ladungsmenge bestimmt sich hierbei nach der Faserstoff- Gesamtladung/Carboxylgru ppen nach TAPPI T 237 om-88 (Carboxylgruppengehalt von Zellstoff (Corboxyl Content ofPulp)). Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hru ngsform des erfindungsgemäßen Compounds ist die anionische relative Ladungsmenge zwischen 15 bis 40 μec^/g, weiterhin zwischen 40 bis 90 με /^ u nd weiterhin zwischen 100 bis 1.500 μec^/g mikrofibrillierter Cellu lose. Des Weiteren liegt es im Sinne der vorliegenden Erfindung, die verschiedenen beschriebenen erfindungsgemäßen Compounds jeweils als Vormischungen („Masterbatches") in Stand der Technik Verfahren, bspw. bei Compoundier- und Extrusionsprozessen, insbesondere der Papier-, Kunststoff- u nd Baustoffindustrie, zum Herstellen eines Erzeugnis einzusetzen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gleichsam ein Verfahren zu m Herstellen eines

Compou nds mit einer Trockenmasse umfassend eine mikrofibrillierte Cellulose, wenigstens einen anorganischen Füllstoff und Wasser in einem Extruder, wobei der anorganische Füllstoff im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden ist, umfassend die Schritte: (a) Bereitstellen einer Suspension aus Faserstoff enthaltend Cellulose und Wasser im

Extruder,

(b) Bereitstellen eines Calcium-Donors zu der Suspension aus Faserstoff und Wasser, wobei die Bereitstellung vor, während oder u nmittelbar nach Schritt (a) erfolgen kann,

(c) Mikrofibrillieren des Faserstoffs durch mechanische, chemische und/oder enzymatische Behand lung zum Generieren mikrofibri liierter Cellulose,

(d) In Kontakt bringen des mikrofibrillierten Faserstoffs aus Schritt (c) mit wenigstens einem Additiv, wobei das Additiv ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einer Carbonat-Quelle und einer Sulfat-Quelle und Mischungen derselben, (e) Bilden eines suspendierten Compounds, wobei das Compou nd die mikrofibrillierte

Cellulose u nd wenigstens einen anorganischen Füllstoff aufweist, wobei der

anorganische Füllstoff an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebildet wird u nd ausfällt, und optional

(f) Trocknen des Compounds.

U nter Faserstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle im Stand der Technik bekannten Arten von cellulosehaltigen Faserzellstoffen, insbesondere Holzstoffe und/oder Zellstoffe von beispielsweise Laub- und/oder Nadelbäumen aber auch von anderen holzigen und/oder krautigen Pflanzen mit unterschied lichen Anteilen von Lang- und/oder Kurzfasern verstanden. Es kommen reine u nbehandelte und/oder behandelte u nd/oder modifizierte Cellulosefasern,

Altpapiercellu losefasern, Holzschliff, Linterszellstoffe und dergleichen in Betracht. Auch thermisch, enzymatisch oder mechanisch vorbehandelte cellu losehaltige Stoffe oder thermisch, enzymatisch und mechanisch variabel kombinierte vorbehandelte, cellu losehaltige Stoffe, und fibrillierend und/oder schneidend gemahlenes cellulosehaltiges Material mit unterschiedlichen Mahlgraden, sowie verschiedenster Dicke und Länge sind vom Begriff miterfasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, weist in Schritt (a) in der Suspension aus Faserstoff enthaltend Cellulose und Wasser der Faserstoff eine Trockenmasse von wenigstens 10 %, weiterhin von wenigstens 20 %, weiterhin von wenigstens 40 %, weiterhin von wenigstens 60 % bis zu etwa 75 % auf.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht vorteilhaft einen kontinuierlichen Herstellungsprozess des Compounds.

Es hat sich ü berraschenderweise herausgestellt, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine höhere Trockenmasse und damit auch eine höhere Stoffdichte an Faserstoff eingesetzt werden kann, als dies im Stand der Technik bislang möglich ist. Dies bewirkt, dass auch die Trocken masse des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten späteren Compounds entsprechend vorteilhaft über die bislang im Stand der Technik möglichen Gehalte gesteigert werden kann.

Durch die höheren einsetzbaren Trockenmassen und Stoffdichten löst sich der Faserstoff besser im Suspensionsmedium, so dass man Energieaufwand fü r die Compoundherstellung u nd räumlichen Platz im Herstellungssystem sparen kann. Insbesondere kann der Energieaufwand vorteilhaft auf Werte kleiner 1.000 kWh/t Faserstoff gesenkt werden, also auf kleinere Werte als sie im Stand der Technik generell üblich sind. Der Energieaufwand nach dem erfinderischen Verfahren liegt in einem Bereich von 450 bis 950 kWh/t Faserstoff und weniger, weiterhin von 450 bis 800 kWh/t Faserstoff und weniger, weiterhin von 450 bis 650 kWh/t Faserstoff und weniger. Dies liegt darin begründet, dass aufgrund der höheren Stoffdichte und des geringeren Wasseranteils des Faserstoffs bei der Extrusion die Scherkräfte beim Verarbeiten des Faserstoffs im Extruder zwischen den Fasern des Faserstoffs wesentlich höher sind. Dies begünstigt die Herstellung von mikrofibrillierter Cellulose unter geringem Energieaufwand.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Schritt (b) der Calcium-Donor wässrige Ca(OH) 2 Lösu ng oder wässrige CaCl 2 Lösung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die wässrige Ca(OH) 2 Lösu ng oder die wässrige CaCl 2 Lösung verschiedene Sättigungsgrade auf, bspw. einen ungesättigten, einen gesättigten oder einen übersättigten Sättigungsgrad. Die

Morphologiesteuerung von ausgefallen anorganischen Füllstoffen durch Feineinstellung des Sättigungsgrad eines Calcium-Donors ist im Stand der Technik bekannt, bspw. von Calcit- Skalenoeder im Falle von übersättigter Ca(OH) 2 Lösung. Gleichsam ist die Einstellung des pH- Wertes, der Leitfähigkeit und deren Einfluss auf das Präzipitationsverhalten und/oder die

Morphologiesteuerung von ausgefallen anorganischen Füllstoffen im Stand der Technik bekannt, ebenso wie insbesondere der Einfluss von einem stöchiometrischen Verhältnis von Calcium-Donor zu Carbonat- und Su lfat-Quelle auf diese Parameter. Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere stöchiometrische Verhältnisse von Calciu m-Donor zur eingesetzten Carbonat- und/oder Sulfat-Quelle bevorzugt, obgleich auch die Zugabe von Carbonat- und/oder Sulfat-Quelle im Überschuss möglich und bevorzugt sein können, solange die Löslichkeit des Calcium-Donors u nd der Carbonat- und Sulfat-Quelle gewährleistet sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in

Schritt (d) die Carbonat-Quelle ausgewählt aus einer Gru ppe bestehend aus C0 2 ; Rauchgas; MC0 3 , wobei M unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na 2 , K 2 , (NH 4 ) 2 und NaH; und Mischungen von XC0 3 mit 2NH 4 Cl, wobei X unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na 2 , K 2 und NaH; sowie Mischungen derselben.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindu ngsgemäßen Verfahrens ist der Calciu m-Donor wässrige CaCl 2 Lösung und die Carbonat-Quelle ist ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus MC0 3 , wobei M unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na 2 , K 2 , (N H 4 ) 2 und NaH; und Mischungen von XC0 3 mit 2NH 4 Cl, wobei X unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na 2 , K 2 und NaH.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Schritt (d) die Sulfat-Quelle ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus S0 2 , YS0 4 , wobei Y unabhängig ausgewählt ist aus Mg, Na 2 , K 2 , (NH und H 2 .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst in Schritt (e) der anorganische Fü llstoff wenigstens ein Calciumsalz. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Calciu msalz ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Calciu mcarbonaten, Calciumsulfaten u nd Mischungen derselben.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Calciu mcarbonate, vorzugsweise präzipitiertes Calciumcarbonat, u nd die Calciu msulfate, vorzugsweise Calciumsu lfat-Dihyd rat, wie beispielsweise Rauchgasgips.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zusätzlich eine Bereitstellung von wenigstens einem Hilfsstoff, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus anionischen Makromolekülen, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäu re, Polyacrylamid und Polyvinylalkohol und/oder deren Derivaten zu dem

suspendierten Faserstoff vor Schritt (d).

Im Sinne der vorliegenden Erfindung beträgt die Menge an eingesetzten Hilfsstoffen 0,1 bis 10 %, weiterhin 0,1 bis 8% und weiterhin 0,1 bis 5% bezogen auf den Anteil an Faserstoff.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die zusätzliche Bereitstellung des wenigstens einen Hilfsstoffs, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus anionischen Makromolekülen, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäu re, Polyacrylamid und/oder Polyvinylalkohol und/oder deren Derivaten zu dem suspendierten Faserstoff in Schritt (a), in Schritt (b) und/ oder in Schritt (c).

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können weitere Hilfsstoffe, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus organischen Additiven wie Nassfestmittel, Retentionsmittel, Bindemittel, Dispergiermittel, Gleitmittel, Phasenvermittler, Formentnahmehilfsmittel, Mischungsverbesserer, UV-Stabilisatoren und Katalysatoren sowie Antioxidantien, entsprechend, wie die bereits beschriebenen Hilfsstoffe, zugeführt werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Faserstoff vor Bereitstellung im Extruder im Schritt (a), gemahlen, insbesondere schneidend und/oder fibrillierend gemahlen. Im Sinne einer Vorbehandlung ist es bei einer fibrillierenden Mahlu ng des Faserstoffs insbesondere im Sinne der Erfindu ng der simultanen Herstellung von mikrofibrillierter Cellulose aus einem Faserstoff bei gleichzeitiger Ausfällung eines anorganischen Füllstoffs in Anwesenheit eines Calcium-Donors und einer Carbonat- und/ oder Sulfat-Quelle vom Vorteil, wenn der Faserstoff nu r anteilig fibrillierend gemahlen wird u nd der Großteil der mikrofibrillierten Cellulose im Extruder gemäß dem vorliegenden Verfahren gebildet wird.

Durch das simultane Herstellen von mikrofibrillierter Cellulose und dem Fällen von Fü llstoff benötigt das erfindungsgemäße Verfahren keine Entwässerung, um einen ausgewählten

Trockengehalt zu erreichen, wodurch sich die Anzahl der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Verfahren verringert. Dieser 1-stufige Prozess kann bei deutlich höherem Feststoffgehalt erfolgen, wodurch eine deutlich bessere

Füllstoffanbindung und Retention erreicht wird. Durch die erhöhte Retention kann in vorteilhafter Weise weniger Retentionshilfsmittel eingesetzt und insbesondere auf weitere Additive verzichtet werden. Des Weiteren ist auch ein nied rigerer Energiebedarf notwendig. Ferner liegt das End produkt der vorliegenden Anmeldung, durch die nicht erforderliche Entwässerung des Produkts, als Krümmelstoff vor. Dieses kann gravimetrisch für andere Compoundverfahren oder Sofflöseverfahren benutzt werden. Durch die im Stand der Technik bekannten Verfahren erhält man dagegen ü blicherweise nur ein Vlies, wodurch eine Anwendung in anderen Verarbeitungsformen erschwert wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfü hrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Herstellung des Compounds in einem ein-, zwei- oder mehrwelligen Extruder und die Drehzahl der Welle(n) ist zwischen 150 bis 1.500 U/min, vorzugsweise zwischen 200 bis 1.250 U/min und stärker bevorzugt zwischen 300 bis 1.000 U/min.

Im Sinne der Erfindung können im Prinzip alle ü blichen im Stand der Technik bekan nten einwelligen, sowie zwei- und mehrwelligen Extruder zur Herstellung des Compounds verwendet werden. Zwei- und mehrwellige Extruder eignen sich besonders gut für das erfinderische Verfahren, da sie die Scherkräfte erhöhen, die auf den zu prozessierenden Faserstoffs einwirken. Das Mikrofibrillieren des Faserstoffs in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch die in zwei- oder mehrwelligen Extrudern auftretenden Scherkräfte besser erzielt und/oder wesentlich verstärkt werden. Die Wellen können als Schneckenwellen ausgebildet sein, bspw. als

Doppelschneckenwellen. Weiterhin können die Gänge der Schneckenwellen miteinander im Eingriff stehen und weiterhin kann deren innerer Wellendurchmesser vorzugsweise über die gesamte Länge der Wellen konstant sein. Vorteilhaft für die Benutzung von Schneckenwellen ist, dass sich die Reaktion bei den Mischvorgängen auf 1-2 Minuten beschränken lässt. Bei herkömmlichen Verfahren ist ü blicherweise mit bis zu 30 Minuten langen Reaktionen zu rechnen.

Die Temperatur im Extruder muss ausreichend sein, um die Präzipitation des anorganischen Füllstoffs an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose zuzulassen und eine gute Löslichkeit und Du rchmischung von im Verfahren eingesetzter Stoffe, Chemikalien und dergleichen zu gewährleisten. Im Sinne der Erfindung erfolgt das erfinderische Verfahren bei einer Temperatur von 10 bis 90°C oder weniger, weiterhin von 60 bis 75°C oder weniger, weiterhin von 19 bis 60°C oder weniger, weiterhin von 19 bis 40°C oder weniger und weiterhin von 19 bis 26°C oder weniger.

Eine Temperatur im Bereich von 19 bis 40°C oder weniger und weiterhin von 19 bis 26°C oder weniger kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn als Carbonat-Quelle C0 2 genutzt wird, da hierbei eine gute Löslichkeit des eingeleiteten C0 2 in der Faserstoffsuspension gegeben ist.

Die im Extruder auftretenden Scherkräfte durch die mechanische Bewegung der Wellen können allerdings auch eine unerwünschte Zunahme der Betriebstemperatur im Extruder verursachen oder lokalisierte Temperaturpeaks im Extruder bedingen. Zur Einstellung oder Aufrechterhalten der Temperaturen im erfindungsgemäßen Verfahren kann daher auch eine passive oder aktive Kühlu ng des Extruders oder von Teilabschnitten des Extruders innerhalb oder außerhalb des Extruders vorgesehen sein. Dies insbesondere um eine u nerwünschte Zunahme der Temperatur im Extruder entgegenzuwirken, bei der eine gute Löslichkeit und Du rchmischung von im Verfahren eingesetzter Stoffe, Chemikalien und dergleichen herabgesetzt werden kann und/oder eine signifikante

Zersetzung von im Verfahren eingesetzten Stoffe, Chemikalien und dergleichen hervorgerufen werden kann. Beispielsweise gilt es einer verminderten Löslich keit und/oder signifikanten

Zersetzung des Faserstoffs, der mikrofibrillierten Cellulose, des Calcium-Donors, der Carbonat- und Su lfatquelle, des anorganischen Fü llstoffs sowie von Hilfsstoffen im System entgegenzuwirken, u nd lokalisierte Temperaturpeaks zu verhindern oder zu minimieren, welche eine verminderte

Löslichkeit und/oder eine signifikante Zersetzung besagter Stoffe, Chemikalien und dergleichen an diesen Stellen hervorrufen kön nen.

Im Sinne der Erfindung erfolgt das erfinderische Verfahren bei einem Druck von 1 bis 12 bar oder weniger, weiterhin von 1 bis 9 bar oder weniger, weiterhin von 1 bis 7 bar oder weiniger, weiterhin von 1 bis 5 bar oder weniger, weiterhin von 1 bis 3 bar oder weniger.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Compounds in einem Extruder.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch die Verwendung des erfindungsgemäßen

Compounds zur Herstellu ng von Papieren, insbesondere von graphischen Papieren,

Verpackungspapieren und Spezialpapieren, bspw. Zigarettenpapieren, Pappen, Schaumstoffen, Formkörpern u nd Kunststoffen.

Graphische Papiere im Sinne der Erfindung, wie bspw. gestrichene und ungestrichene holzfreie Papiere (wood free cooted und wood free uncooted, WFC- und WFU-Papiere), gestrichene und ungestrichene holzhaltige Papiere [medium weight cooted und light weight cooted, MWC- u nd LWC- Papiere), superkalandrierte Papiere (super-colendered, SC-Papiere) und Zeitungspapiere sind im Stand der Technik bekannt.

Im Allgemeinen kann das erfindungsgemäße Compound in allen Papierarten eingesetzt werden in denen der im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebundene anorganische Füllstoff zu einer Verbesserung der optischen Eigenschaften oder zu einer Reduzierung der anfallenden Rohstoffkosten führt.

Formkörper im Sinne der Erfindung, wie bspw. Platten, Tafeln, Profile u nd Hohlkörper sind im Stand der Technik bekannt.

Kunststoffe im Sinne der Erfindung, wie bspw. Hart- Polyvinylchlorid (PVC-U), Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) sind im Stand der Technik bekannt.

Die mittels des erfinderischen Verfahrens hergestellten Papiere, insbesondere graphische Papiere, Verpackungspapiere und Spezialpapiere, bspw. Zigarettenpapiere, Pappen, Schau mstoffe, Formkörper und Ku nststoffe sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Compounds bei denen der anorganische Füllstoff Calciu msulfat-Dihydrat ist, sind bspw. zur Verwendung in der Baustoffindustrie interessant. Bei Einsatz eines derartigen erfindungsgemäßen Compounds ist der Verlust an Festigkeit bedeutend geringer als bei einer herkömmlichen Dosierung von anorganischem Füllstoff. Mit dem Einsatz in der Baustoffindustrie lassen sich z.B. Formkörper, insbesondere Plattenwerkstoffe mit hoher Festigkeit u nd Steifigkeit bei geringem Gewicht herstellen.

Die Erfindu ng wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch diese Beispiele Abwandlungen bzw. Ergänzungen wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasst sind. Darü ber hinaus stellen diese

Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung in der Art dar, dass Abwandlungen u nd Ergänzungen im U mfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Fließdiagramm gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Compounds, wobei der Calcium-Donor Ca(OH) 2 (Kalkmilch) und die Carbonat- Quelle C0 2 ist und der gebildete anorganische Füllstoff, der im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden hat, PCC ist.

Fig. 2 u nd Fig. 3 REM-Aufnahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Compounds, wobei der anorganische Füllstoff, der im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden hat, PCC ist nach Herstellung im Extruder vor

Waschung gemäß dem Degussa Waschverfahren (Fig. 2) oder nach Waschung gemäß dem Degussa Waschverfahren (Fig. 3). Der jeweils rechts unten auf den REM-Aufnahmen eingezeichnete weiße Messbalken dient als Bezugsgröße und ist 1 μιη lang. Die Vergrößeru ng beträgt 10,000. Der Arbeitsabstand (WD, working distonce) ist 10 mm und die Primärstrahlspannung ist 15 kV. Ausführungsbeispiele:

Herstellung eines Compounds nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der

anorganische Füllstoff PCC ist

Das in Fig. 1 dargestellte Fließdiagramm, zeigt die Verfahrensabläufe zur Herstellung des erfindungsgemäßen Compounds, wobei der anorganische Füllstoff, der im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden ist, PCC ist.

Wie zu sehen ist, wird unbehandelter Zellstoff (Zellstoff) aus einer gravimetrischen

Dosiereinrichtung (B-l & W-l) mit beigeordneter Gewichtsregelu ng (WIC 1) über eine Dosier- (ZS-1) und Zusatzschnecke (ZS-2), die über einen Zulauf (S-l) miteinander in Verbindung stehen, in den Extruder (E-l) eingebracht. Ca(OH) 2 -Suspension (Kalkmilch) wird über ein Vorlagebehälter (B-2) mit Hilfe einer Schlauchquetschpumpe (P-l), die eine Kalibrieru ngsregelung (FIS 3) beigeord net hat, über einen Einfüllstutzen an der Gehäuseoberseite in den Extruder gefördert. Außerdem sind über die gesamte Schneckenlänge zwei Entlüftu ngen, welche Überd ruckbildung verhindern, sowie d rei Düsen für den Gas-Eintrag bei der Fällung angeordnet. Die C0 2 -Einspeisung erfolgt aus einer Druckgasflasche (B-3) mit Druckminderventil (V-l & V-2) über zwei parallel angeordnete

Durchflussmesser (Messstelle 5 & 6) mit entsprechenden Regelventil (V-3 & V-4) in die jeweilige Düse. Eine Druckmessein richtung (PI 1-4) ist beigeordnet.

Bei der PCC-Fällu ng im Extruder wird parallel zur Extrusion von Zellstoff, Kalkmilch

(Partikeldurchmesser von 0,5 bis 1,5 μιη) und C0 2 oder ein N 2 /C0 2 -Gasgemisch in den Extruder eingeleitet. Die Dosierung der Kalkmilch findet wiederrum über die Schlauchquetschen pu mpe (PI) in Kammer 2 (nicht dargestellt) des Extruders statt. Das Gas wird aus der Druckgasflasche (B-3) mit einem Druckminderungsventil (V-l & V-2) via eines Durchflussmessers (Messstelle 5 & 6) und Durchflussventils (V-3 & V-4) in Kammer 6 (nicht dargestellt) des Extruders eingeleitet. Der Extruder ist mit einer Temperaturmesseinrichtung (Tl 2) ausgestattet. Dabei findet die Fällung an den im Extruder geschaffenen mikrofibri Hären Cellulosen statt. Waschversuche zur Prüfung der Immobilisierung von PCC an mikrofibrillärer Cellulose

Mit dieser Prüfmethode wurde der Anteil des anorganischen Füllstoffs PCC bestimmt, der während der Reaktion im Extruder fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden hat. Als Ausgangsfaserstoff für die Herstellung des Compounds im Extruder wurde Zellstoff verwendet, der nach dem Sulfatverfahren gewonnen wurde. Für die Herstellung des Compounds wurde als Calcium-Donor Ca(OH) 2 und als Carbonat-Quelle C0 2 verwendet. Für die Waschversuche wurde das im Extruder generierte mikrofibrillierte Cellulose/PCC-Compound in einer Degussa Laborwaschzelle entsprechend dem Degussa Waschverfahren, wie beschrieben, gewaschen. Zur Waschung wurden 15-30 g mikrofibrillierte Cellulose/PCC-Compound suspendiert und in der Waschzelle unter ständigen Frischwasserzulauf (7 l/min) bei einer konstant hohen Beanspruchung durch einen Plattrührer (ca. 1370 U/min) gewaschen. Eine entsprechende Probe des gleichen unbehandelten Zellstoffs diente als Referenzwert für die Bestimmung des gebundenen Füllstoffs. Diese wurde entsprechend des mikrofibrillierte Cellulose/PCC-Compounds prozessiert und analysiert. In regelmäßigem Abstand wurden Proben aus der mikrofibrillierte Cellulose/PCC-Compound-Suspension entnommen und nach DIN EN ISO 5269-2:2005-03 über einem aschefreien Filterblatt abgesaugt und getrocknet. Von den getrockneten Blättern wurde der Glührückstand in einer thermogravimetrischen Analyse (TGA) bei 525 °C bestimmt, um den Verlust an Füllstoff durch den Waschvorgang zu ermitteln. Die Waschung wurde bis zur Konstanz der Aschewerte durchgeführt und betrug 10 min. Der Massenanteil des PCCs im Compound angegeben als ω% PCC wurde, wie bereits allgemein im Degussa-Waschverfahren beschrieben, bestimmt. Es gilt:

Of m GR, 525 °C nn0f

iu re PCC = : — τψΓ^ * 100%

mTGA " 1 ^

mit m G R,525°c = Masse der Probe bei 525°C; = Masse der Probe nach TGA bis zur Massenkonstanz und TG = Trockengehalt der Probe, d.h. Masse der bei 105°C bis zur Massenkonstanz getrockneten Probe.

Die Berechnung des prozentual fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebunden PCC ergibt sich aus folgender Formel: Anteil des PCC nach Waschung [%]/ Anteil des PCC vor Waschung [%]. Die Ergebnisse der Waschversuche mit zugehörigen Extrudereinstellungen von zugeführtem Ca(OH) 2 und C0 2 sind in Tabelle 1 dargestellt. Zu sehen ist, dass je nach Versuchsparametern im Extruder der Anteil des fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Wasch verfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose gebundenen PCC vorteilhaft zwischen 37,5 und 40,3 % liegt. Dabei bezeichnet„vorher", den Anteil des im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose des Compounds gebundenen PCC vor Waschung gemäß dem Degussa Waschverfahren und„nachher" den Anteil des im Wesentlichen an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose des Compounds fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren gebundenen PCC nach Waschung gemäß dem Degussa Waschverfahren.

Tabelle 1

Extrudereinstellungen Degussa Waschverfahren

bei 450 U / min

C0 2 Dosierung PCC Gehalt des Compounds nach Gehalt an fest, insbesondere

Herstellung im Extruder waschfest nach Degussa

Waschverfahren an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellulose des Compounds gebundenen

PCC

Ca(OH) 2 Düse l Düse 2 Anteil des im Anteil des im (nachher / vorher)

Wesentlichen an Wesentlichen an

oder in den Fasern oder in den

oder Fibrillen der Fasern oder

mikrofibrillierten Fibrillen der

Cellutose des mikrofibrillierten

Compounds Cellulose des

gebundenen PCC Compounds fest,

vor Waschung insbesondere

gemäß dem waschfest mittels

Degussa Degussa

Waschverfahren Waschverfahren

{kurz; vorher) gebundenen PCC

nach Waschung

gemäß dem

Degussa

Waschverfahren

{kurz: nachher)

[t / min] [l / min] [l / min] [%] [%] [%]

13 0 130 45 17 37,5

17 0 150 37 15 40,3

1? 0 150 26 10 38,3

13 30 100 42 17 40,2

13 60 70 41 16 38,6

13 95 35 44 17 38,5

Fig. 2 zeigt eine exemplarische REM-Aufnahme des mikrofibrillierten Cellulose/PCC-Compounds vor der Waschung. Zu sehen sind zahlreiche PCC-Kristalle, die an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose gebunden sind. Fig.3 zeigt eine exemplarische REM-Aufnahme des mikrofibrillierten Cellulose/PCC-Compounds nach der Waschung entsprechend des beschriebenen Degussa Waschverfahrens. Zu sehen ist, dass nach dem Waschverfahren immer noch zahlreiche PCC-Kristalle, an oder in den Fasern oder Fibrillen der mikrofibrillierten Cellu lose fest, insbesondere waschfest mittels Degussa Waschverfahren gebunden sind.