Kaolin ist ein nichtmetallisches Mineral. Es gehört zur Gruppe der Tonminerale und besteht hauptsächlich aus Kaolinit. Aufgrund seiner weißen, feinen Farbe wird es auch Dolomit genannt.
Kaolin hat viele Verwendungsmöglichkeiten. Dazu gehören die Papierherstellung, Keramik und feuerfeste Materialien. Es wird auch in Beschichtungen, Gummifüllstoffen und Emailglasuren verwendet. Es ist ein Rohstoff für Weißzement. Eine kleine Menge wird in Kunststoffen, Farben und Pigmenten verwendet. Es wird auch in Schleifrädern, Bleistiften und Kosmetika, Seifen, Pestiziden, Medikamenten, Textilien und Chemikalien verwendet. Schließlich wird es in Baumaterialien und anderen Industrien verwendet.
Mit dem Aufkommen der Modifizierung und Nanotechnologie haben modifiziertes und Nano-Kaolin Kaolin übertroffen. Dadurch haben sich ihre Anwendungsmöglichkeiten erheblich erweitert.
Anwendung von Kaolin bei der Papierherstellung
Kaolin wird bei der Papierherstellung verwendet. Es verleiht dem Papier eine hohe Weiße, Glanz, Ölaufnahme und Glätte. Es ist ein wichtiger Füllstoff bei der Papierherstellung.
Kaolin wird hauptsächlich in der Papierherstellung verwendet. Es dient als Füllstoff und Beschichtungspigment. Seine Eigenschaften beeinflussen die Papierherstellung und die Papierqualität maßgeblich. Kaolin für Papierbeschichtungen wird in zwei Typen unterteilt: gewaschenes und kalziniertes Kaolin. Diese Unterscheidung basiert auf den jeweiligen Verarbeitungsmethoden und Produkteigenschaften. Kalziniertes Kaolin ist ein Papierherstellungsmaterial. Es zeichnet sich durch hohe Weiße, Porosität und eine gewisse Adsorptionsfähigkeit aus. Es kann anhand der Brenntemperatur unterschieden werden. Man unterscheidet zwischen unvollständig kalziniertem Kaolin (600–800 °C) und vollständig kalziniertem Kaolin (950–1050 °C). Ersteres wird hauptsächlich als Füllstoff in der Papierherstellung verwendet, letzteres vorwiegend für Papierbeschichtungen. Durch das Rösten wird Kaolinit, ein mineralischer Rohstoff, entwässert und von organischen Bestandteilen befreit. Das Rösten erhöht die Porosität der Struktur und verbessert so das Volumen, die Opazität und die Tintenaufnahme des Papiers.
Kaolin ist ein weißes nichtmetallisches Mineral, das häufig bei der Papierherstellung verwendet wird. Weltweit werden über 751 Tonnen raffiniertes Kaolin zur Papierherstellung verwendet.
Welche Anforderungen werden im Bereich der Papierherstellung an Kaolin gestellt?
Weiße
Der Weißegrad ist ein wichtiges Maß für Kaolinprodukte. Er beeinflusst deren Preis und Anwendungsbereich.
Kaolin zum Beschichten sollte einen Weißgrad von mindestens 80% aufweisen. Im Allgemeinen sollte er ≥85% betragen. Häufig verwendeter hochweißer Kaolin wird gebleicht. Die Bedingungen sind: pH 2–4, 25–50 °C, Na2S2O4 = 2,0%, 15%-20%-Aufschlämmung und 60–80 Minuten Bleichzeit. Die wichtigsten Verunreinigungen, die den Weißgrad von Kaolin beeinflussen, sind Hämatit, Limonit und Goethit.
Partikelgröße
Die Partikelgröße ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal von Kaolinprodukten. Auch die Partikelgröße und -verteilung beeinflussen die Viskosität von Kaolin.
Der Prozentsatz von 2 μm wird häufig verwendet, um die Partikelgröße von Pigmenten in Papierbeschichtungen zu bewerten. Der Bereich von ultrafeinem Kaolin für Beschichtungen beträgt normalerweise ≥80% (<2 μm). Die Partikelgröße liegt zwischen 1 μm und 1,5 μm. Je größer die Partikelgröße, desto besser, da dies die Papieroberfläche glatter machen kann. Darüber hinaus ist die Viskosität der Kaolin-Nassaufschlämmung zu hoch, wenn der Gehalt an Partikeln mit einer Größe von <0,5 μm zu hoch ist.
Kaolin kann nach der Verarbeitung nanometergroß gemacht werden. Chinas Mangel an Kaolin für die Papierbeschichtung ist jedoch auf eine mangelhafte Technologie zur Viskositätsreduzierung zurückzuführen. Eine enge Partikelgrößenverteilung kann die Viskosität der Aufschlämmung senken. Kaolin-Mineral-Nanomaterialien können die Viskosität in der Aufschlämmung reduzieren. Sie haben auch gute Oberflächen und kleinräumige Effekte. Sie sind also ein Schwerpunkt bei der Ausweitung der Kaolin-Anwendungsmöglichkeiten.
Weniger Rückstände
Während Weiße und Partikelgröße beibehalten werden, dürfen nicht zu viele Siebrückstände vorhanden sein. Die Partikelgrößenverteilung ist sehr gleichmäßig und es dürfen keine großen Partikel vorhanden sein. Dieser Boden wird zum Beschichten auf Hochgeschwindigkeitspapiermaschinen verwendet. Sie laufen um die 1800 und sind sehr breit. Bei einer so hohen Geschwindigkeit wird die Beschichtung durch einen Schaber gleichmäßig auf das Papier aufgetragen. Große Partikel sind nicht zulässig. Der Betrieb ist reibungsloser, daher ist die Siebrückstandskontrolle sehr streng.
pH
Kaolinpartikel sind sechseckige pseudo-flockige Strukturen. Alle Kaolinsuspensionen kondensieren bei niedrigem pH-Wert (pH = 4). Beim Kondensieren zeigen die Kanten zur Oberfläche. Wenn der pH-Wert unter 7,3 liegt, ist die Seite des Kaolins positiv und seine Oberfläche negativ geladen. Ein pH über 9,0 führt zu einer negativen Ladung der Kaolinoberfläche. Dies führt zu Abstoßung und etwas Dispersion.
Viskosität
Ein höherer Feststoffgehalt verbessert die Fließfähigkeit der Kaolinaufschlämmung. Dies wiederum verbessert die Fließfähigkeit der Beschichtung. Die Viskosität von Kaolin wird durch die Partikelgröße (wie oben) und die Kristallmorphologie begrenzt. Im Allgemeinen hat eine perfekte Kristallform eine niedrige Viskosität und eine hohe Fließfähigkeit. Bei einer schlechten Form ist das Gegenteil der Fall.
Um die Dispersion von Kaolin zu verbessern, werden Dispergiermittel zugesetzt, um seine Viskosität zu erhöhen. Die gängigste Methode ist die Zugabe negativ geladener Dispergiermittel. Dazu gehören Polyacrylate und Polyphosphate. Sie regulieren die Viskosität der Aufschlämmung.
| Kategorie | Kaolin | Kalziniertes Kaolin |
| Weißgrad/% ≥ | 82.0 | 88.0 |
| Gehalt an Partikeln mit einer Größe kleiner als 2 μm (Massenanteil)/% ≥ | 75.0 | 70.0 |
| 45μm Siebrückstand/% ≤ | 0.05 | 0.02 |
| Dispergiertes Sediment/% ≤ | 0.10 | 0.02 |
| pH ≥ | 4.0 | 5.0 |
| Viskositätskonzentration/% ≥ | 65.0 | — |
| Aluminiumoxidgehalt (Massenanteil)/% ≥ | 35.00 | 42.00 |
| Eisenoxidgehalt (Massenanteil)/% ≤ | 0.80 | 1.0 |
| Siliciumdioxidgehalt (Massenanteil) /% ≤ | 50.00 | 54.00 |
| Glühverlust/% ≤ | 1500 | — |
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