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Verfahren zum Fällen von wachsartigen Stoffen, wie Paraffin- und
Mikrowachsen, auf Fasermaterial
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Fällen von wachsartigen Stoffen, wie z. B. Paraffin- und Mikrowachsen, auf Fasermaterial, das sich in wässeriger Suspension befindet, unter Zugabe einer Emulsion der wachsartigen Stoffe sowie einer kationenaktiven Substanz. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von gewachstem Papier bestimmt.
Es ist schon bekannt, Paraffinwachs in Papier einzuführen, indem man der eigentlichen Papiermasse eine Paraffinemulsion hinzufügt. Dabei wurde entweder eine anionaktive Emulsion mit einem mehrwertigen Elektrolyten oder einer Säure gefällt oder es wurden die negativ geladenen Papierfasern, z. B. mit Melaminformaldehydharz gemäss der von Bardac patentierten Methode, beladen und dabei eine Fällung von Paraffin auf die Fasern erhalten.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 047,217 ist ein Verfahren bekanntgeworden, dassehr kompliziert ist, weil es die Verwendung mehrerer verschiedener Chemiaalien erfordert, um die Wachsemulsion herstellen zu können, sowie auch nachfolgend beim Zusetzen der Wachsemulsion zur Fasersuspension ; man benötigt auch grosse Mengen an Wachsemulsion. Als Emulgiermittel sind nach dieser Patentschrift wasserlösliche Salze, wie das Acetat von deacetyliertem Chitin, und zusätzlich noch ein Emulgierhilfsmittel vorgesehen. Das wasserlösliche Salz des desacetyliertenChitins muss erst durch Zusetzen einer alkalischen Ver-
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Oberflächenbeleimung beziehen, wobei sich die angewendete Wachsemulsion auch in ihrer Zusammensetzung von der erfindungsgemäss benützten Emulsion, die nachstehend näher beschrieben ist, unterscheidet.
Im Gegensatz zu der inneren Leimung, bei der die Fällung durch elektrische Anziehung erfolgt und der Vorgang nur in einer wässerigen Fasersuspension vor sich gehen kann, muss bei der Oberflächenleimung einer Papierbahn die Bahn trocken oder nahezu trocken bei nur unbedeutendem Wassergehalt sein, wobei das Fasermaterial nicht negativ geladen ist und infolgedessen auch kein Niederschlag entstehen kann.
Die Erfindung hat nun den Zweck, die oberwähnten, verwickelten Verfahren zu vereinfachen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Fällung mit einer wachsartige Stoffe enthaltenden und durch Alkylaminacetat stabilisierten Emulsion durchgeführt wird. Beim Einsetzen der kationaktiven Wachsemulsion gemäss der Erfindung braucht nur eine Menge von 1, 5 bis woo Wachsemulsion, bezogen auf das trockene Fasergewicht der Papiermasse, zugesetzt zu werden, was einfach in einer Zufuhrleitung zur Papiermaschine geschehen kann. Dieses Vorgehen wird dadurch ermöglicht, dass die Fällung vollkommen momentan erfolgt. Die Erfindung erlaubt damit ein automatisiertes, ununterbrochenes Zusetzen der Wachsemulsion zur Papiermaschine, was einen bedeutenden technischen Fortschritt bei der Erzeugung gewachster Papiere ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Herstellung von mit Paraffin behandeltem Papier beschrieben. Als Ausgangsmaterial wird eine Suspension aus rohem Sulfatzellstoff in Wasser mit einer Konzentration von etwa 3gO bei normaler Fabrikationstemperatur, also ohne besondere Heizung, verwendet. Da eine kationaktive Emulsion in alkalischer Lösung nicht stabil ist, wird, auch um eine gleichförmige Verteilung der verdünnten Emulsion zu erreichen, die Sulfatzellstoffsuspension mit
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Essigsäure auf einen pH-Wert angesäuert, welcher zweckmässig zwischen 4,5 und 5, 5 liegt. Darauf wird die kationaktive Paraffinemulsion in leniger Konzentration unter Umrühren hinzugesetzt.
Dabei erfolgt eine augenblickliche Fällung des Paraffinwachses auf die Fasern, worauf Bogen in gewöhnlicher Weise ge- formt werden. Das Fällen erfolgt dadurch, dass die negativ geladene Faser das in der Emulsion vorhande- ne positive Emulgiermittel anzieht, wobei die Emulsion instabil wird und sich auf die Faser niederschlägt.
Ein Vorteil des Verfahrens gemäss der Erfindung ist darin zu erblicken, dass man gute Retention an Fasern auch bei hohem Paraffingehalt im Verhältnis zum Fasergehalt und ohne besondere Heizung erreichen kann.
Auch andere Fasern als Zellstoffasern können nach der Erfindung behandelt werden.
Die Herstellung der kationaktiven Paraffinemulsion erfolgt in folgender Weise. Als Emulgiermittel wird ein Fettaminacetat verwendet, welches während des Emulgierens insituhergestelltwird. Daszuemul- gierend Paraffin wird zunächst zusammen mit dem Fettamin, welches aus einer Alkylgruppe und einer Aminogruppe besteht, geschmolzen, und die Temperatur wird etwa 200 über dem Schmelzpunkt gehalten. Gleichzeitig wird Wasser in geeigneter Menge zusammen mit der äquivalenten Menge von Essigsäure in Form von Eisessig auf dieselbe Temperatur wie diejenige des Paraffinwachses erwärmt.
Das warme Wasser wird darauf in das geschmolzene Paraffinwachs unter sehr kräftigem Umrühren langsam eingegossen, wobei das Fettamin mit der Essigsäure zu Acetat reagiert und derEmulgiervorgang eingeleitet und fortgesetzt wird, bis die Emulsion von Wasser im Öl (WIÖ) zu Öl im Wasser (Ö/W) übergangen ist, worauf das schnelle Umrühren beendet und durch langsames Umrühren ersetzt wird, wobei der Rest des warmen Wassers verhältnismässig schnell hineingegossen wird.
Die erhaltene Emulsion wird nachher auf etwa 2-3 über den Schmelzpunkt des Paraffinwachses abgekühlt, worauf eine kalorimetrisch berechnete Menge von Wasser etwa nullgradiger Temperatur, beispielsweise Eiswasser, eingegossen. wird, um die Temperatur schockartig unter den Schmelzpunkt des Paraffinwachses zu erniedrigen, d. h. es wird vor allem eine Wärmemenge entsprechend der Schmelzwärme des Paraffinwachses entfernt. Darauf wird die Abkühlung auf Raumtemperatur während fortlaufender Umrührung fortgesetzt. Man hat nun eine stabile kationaktive Emulsion des Typs Ö/W mit gleichförmiger Teilchengrösse erhalten.
AnStelle von nullgradigemWasser ist es selbstverständlich möglich, ein anderes Kühlmittel mit hinreichender Kapazität, beispielsweise einen Plattenwärmeaustauscher, zu verwenden.
Dasselbe Verfahren kann auch zur Herstellung beispielsweise von Mikrokristallwachsen, vegetabilischen Wachsen, d. h. von allen Materialien einschliesslich Kunststoffen, wie z. B. Polyäthylen, angewen- det werden, welche wachsartiger Natur sind.