AT321709B

AT321709B - Verfahren zur Herstellung oberflächengeleimter Papiere

Info

Publication number: AT321709B
Application number: AT1054772A
Authority: AT
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1972-12-12
Publication date: 1975-04-10

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Gegenstand des Stammpatentes Nr. 306502 ist ein Verfahren zur Herstellung oberflächengeleimter Papiere, bei dem   man als Leimungsmittel wasserlöslichesalze   von statistischen Copolymerisaten aus a) 50 bis 90 Gew.-% a-Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und b) 10 bis 50 Gew.-% Acrylsäure und/oder Methacrylsäure sowie c) bis zu 30   Gew.-)   weiteren nicht basischen copolymerisierbaren Monomeren verwendet, die einen   K-Wert   von 30 bis 55 haben. Bei diesem älteren Verfahren können auch Salze des dreiwertigen Aluminiums und Eisens mitverwendet werden. 



   In Weiterbildung dieses Verfahrens wurde nun gefunden, dass man die Oberflächenleimung von Papier mit besonderem Vorteil durchführen kann, wenn man wasserlösliche Salze von statistischen Copolymerisaten verwendet, die als Monomere c) 0, 1 bis 30   Grew.-%   Halbester und/oder Halbamide monoolefinisch ungesättigter, 3 bis 5 C-Atome enthaltender Dicarbonsäuren und/oder monoolefinisch ungesättigte copolymerisierbareAlkohole einpolymerisiert enthalten und einen K-Wert von 20 bis 45 haben. 



   Die zum Aufbau der Copolymerisate verwendeten a-Olefine (a) sollen wie bei den Copolymerisaten des Stammpatentes   vorzugsweise 2 bis 8 C -A tome enthalten,   Von besonderem Interesse als Monomere (a) sind Styrol 
 EMI1.1 
 consäuremonoamid, 3-Methylbuten-l-ol-4 und Allylalkohol. Derartige Monomere (c) sind in die Copolymerisate in Mengen von 0, 1 bis 30, insbesondere in Mengen von 1 bis 20   Gew.-o,   bezogen auf die gesamten Monomeren, einpolymerisiert. Von besonderem Interesse ist ein Gehalt der Copolymerisate von 2 bis 20   Gew.-o an   einpolymerisierten Monomeren (c). 



   Polymerisate der genannten Art können in an sich üblicher Weise nach den Verfahren der Suspensions- oder Fällungspolymerisation in aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen flüssigen Kohlenwasserstoffen, z. B. auch in a-Olefinen, wie Äthylen, Propen oder Isobuten, vorzugsweise jedoch nach dem Verfahren der Lösungspolymerisation, insbesondere in Isopropanol, bei erhöhter Temperatur, die meist zwischen 80 und 900C liegt, unter Zusatz der üblichen radikalbildenden Initiatoren, wie besonders Azodiisobuttersäurenitril und Lauroylperoxyd, und gegebenenfalls von Reglern, wie Tetrachlorkohlenstoff oder Laurylmerkaptan, hergestellt sein.

   Bei der Herstellung verwendet man Initiatoren der genannten Art vorzugsweise in Mengen von 0,01 bis 1   Gew. -0/0,   bezogen auf die Menge der Monomeren, und die Regler vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 0,5   Gel. -%,   bezogen auf die Monomeren. 



   Bei der Herstellung der statistischen Copolymerisate werden die Monomeren (a) vorzugsweise vorgelegt und die anderen Monomeren dann nach Massgabe der Polymerisation zugegeben. Wasserlösliche Salze der Copolymerisate können aus den Copolymerisaten der genannten Art leicht, beispielsweise durch Umsetzung mit Basen oder Alkalien, z. B. unter Neutralisation der Copolymerisate, hergestellt werden. Im allgemeinen reicht dabei ein Neutralisierungsgrad von etwa 80%, bezogen auf die Zahl der Carboxylgruppen der Copolymerisate, aus. 



   Als Kationen der Salze kommen vor allem Ammonium oder Mono-,   Di - oder   Trialkylammonium mit insgesamt bis zu 6 Kohlenstoffatomen in Betracht sowie ferner z. B. Natrium und/oder Kalium, Man führt diese Kationen wie üblich in die Copolymerisate ein, also z. B. durch Umsetzung mit u. a. Ammoniak und den freien organischen Aminen oder Alkalilaugen. Zum Abfangen von freiem Ammoniak oder Aminen erweisen sich Zusätze   von Formaldehyd o, a,   aliphatischen Aldehyden, wie Glyoxal, die in Mengen von 0, 5 bis 25, bezogen auf die Menge des Copolymerisates, eingesetzt werden können, als zweckmässig. 



   Die für die Papierleimung benötigte Menge der Copolymerisate liegt etwa zwischen 0,05 und 5, vorzugsweise zwischen   0, 1   und 2   Gew.-o,   bezogen auf die Menge des Faserstoffes. Verwendet man bei der Leimung Aluminium-III- oder Eisen-III-Salze, wie Aluminium- oder Eisensulfat mit, so liegt das bevorzugte Gewichtsverhältnis vom Copolymerisat zu diesenKationen zwischen 1 : 10 und 1 : 300. 



   Für   weisse Papiere   empfehlen sich Aluminiumsalze, während man bei Papieren oder Kartons, bei denen ein braungelber Stich nicht stört, Eisen-III-Salze verwenden kann, u. zw. in beiden Fällen im allgemeinen 0,005 bis 0, 5, vorzugsweise 0, 02 bis   0, 1 Gew,'p/o   der Kationen, bezogen auf die Menge des Faserstoffes. Bei dem neuen Verfahren kann man fertiges Papier oder das Papierblatt unmittelbar im Anschluss an die Blattbildung auf der Papiermaschine mit einer Lösung der Salze imprägnieren, bevor man es mit dem Copolymerisat behandelt. 



  Man kann aber auch die Aluminium-und/oderEisensalze der Papiermasse vor der Blattbildung zusetzen. 



   Zusätzlich   können auch weitere   nichtionische oder anionischeLeimungsmittel, z. B. Harzleim, mitverwendet werden. Ganz allgemein sind die neuen Mittel mit Papierhilfsmitteln, wie Füllstoffen, Pigmenten, Farbstoffen, Nassverfestigungsmitteln, Aufhellern und sonstigen Mitteln, gut verträglich. Dies gilt für die Herstellung geleimter Papiere jeder Stärke und Art, also z. B. für Papiere und Karton aus gebleichtem und ungebleichtem Sulfit- oder Sulfat-Zellstoff und Holzschliff. 



   Die Methodik der Leimung mit den neuen Mitteln gleicht im übrigen den herkömmlichen Verfahrensweisen oder Oberflächenleimung, so dass sich nähere Ausführungen hiezu erübrigen. 



   Der erfindungsgemässen Aufgabe entsprechend erhält man Papiere ausgezeichneter Leimungseffekte, wobei 

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 die Alkalifestigkeit und die gute   Füllstoffverträglichkeit   besonders hervorgehoben seien. 



   Tm folgenden beziehen sich, wenn nicht anders vermerkt, Prozentangaben auf das Gewicht. DieK-Werte der in die Polymeren überführten Copolymerisate wurden in 0,5%igen Dimethylformamidlösungen nach H. 



  Fikentscher, Cellulose Chemie, Bd. 13   (1932),   S. 58 ff., bestimmt. 
 EMI2.1 
 



   Im Vergleich dazu wurde dasselbe Papier wie üblich mit der gleichen Menge Harzleim in der Masse geleimt, da man nach diesem Verfahren gute Leimungseffekte erzielt. 



   Der Leimungsgrad wurde nach dem Cobb-Test (DIN-Norm 53/32-1 min) und nach der Tintenschwimmprobe (Prüftinte nach DIN 53 126) bestimmt. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 1. 



   Tabelle 1 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Papier-Cobb-Test <SEP> Tintenschwimmprobe <SEP> 
<tb> nach <SEP> 1 <SEP> min
<tb> ungeleimt <SEP> 140 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 0,5 <SEP> min
<tb> herkömmlich <SEP> geleimt <SEP> 50 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 3 <SEP> min
<tb> (Masse)
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 18 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 6 <SEP> min
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 16 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 5 <SEP> min
<tb> mit <SEP> Zusatz <SEP> von <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP> Al- <SEP> 
<tb> sulfat, <SEP> bezogen <SEP> auf <SEP> Faserstoff
<tb> 
   Beispiel 2 :

     Man verarbeitet eine Faserstoffsuspension des Mahlgrades 380 SR aus   Sülo   Holzschliff und   700   gebleichter Cellulose, die Zusätze (bezogen auf die Menge des Faserstoffes) von   140/0   Kaolin in üblicher Weise zu Papier (80   g/m2)   und behandelt es mit den in Beispiel 1 genannten Leimungsmitteln weiter. 



   Die   Prüfwerte   für die Leimung sind in Tabelle 2 zusammengestellt. 



   Tabelle 2 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Papier <SEP> Cobb-Test <SEP> Tintenschwimmprobe <SEP> 
<tb> 1 <SEP> min <SEP> 5 <SEP> min <SEP> 
<tb> ungeleimt <SEP> 120 <SEP> 130 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 1 <SEP> min
<tb> herkömmlich <SEP> geleimt <SEP> 15 <SEP> 60 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 6 <SEP> min
<tb> (Masse)
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 15 <SEP> 21 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 10 <SEP> min
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 14 <SEP> 23 <SEP> Durchschlag <SEP> nach <SEP> 11 <SEP> min
<tb> mit <SEP> 1% <SEP> Al-sulfat, <SEP> bezogen
<tb> auf <SEP> Faserstoff
<tb> 
 
Beispiel 3 :

   Man verarbeitet eine Faserstoffsuspension aus gebleichtem Sulfitzellstoff (=   1005to),     12%   Ka-   olin und 1% eines handelsüblichen anionischen Harzstoff-Formaldehyd-Nassfestharzes in üblicherweise zu Papier des Flächengewichtes 80 g/m2. Danach imprägniert man das Papier mit einer wässerigen Lösung des Methyl-   ammoniumsalzes (Versalzungsgrad   100Vlo)   eines Copolymerisates des K-Wertes 35 aus 75 Teilen Styrol, 10 Teilen des Natriumsalzes des Maleinsäure-mono-N-di-(ss-hydroxyäthyl)-amids und 15 Teilen Methacrylsäure. Die Feststoffaufnahme beträgt 1,   8%   und in einem Parallelversuch 0,   910.   



   Im Vergleich dazu wird das Papier in der Masse wie üblich mit der gleichen Menge Harzleim, aber zusammen mit dem Nassfestharz geleimt. Die Prüfung nach dem Coob-Test und auf Alkaliresistenz, bei der die Zeit gemessen wird, die ein Tropfen   10% igue   Natronlauge benötigt, um ins Papier einzuziehen, erbrachte die in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellten Werte. 

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  Tabelle 3 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Papier <SEP> Cobb-Test <SEP> Alkalifestigkeit/min <SEP> 
<tb> 5 <SEP> min <SEP> 
<tb> ungeleimt <SEP> 112 <SEP> 5
<tb> herkömmlich <SEP> geleimt <SEP> 45 <SEP> 5
<tb> (Masse)
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 20 <SEP> 85
<tb> 0, <SEP> woig <SEP> 
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 18 <SEP> 130
<tb> 1, <SEP> 8ig
<tb> erfindungsgemäss <SEP> geleimt <SEP> 15 <SEP> 130
<tb> mit <SEP> 3% <SEP> Al-sulfat
<tb> 
 
B eispiel 4 :

   Man verarbeitet eineFaserstoffsuspension aus gebleichtem Sulfitzellstoff (= 100%) in üblicher Weise zu Papier des Flächengewichtes 80 g/m2 und unterwirft dieses Papier der Oberflächenleimung auf 0,   8%   Feststoffaufnahme mit je einer   0, Saigon   wässerigen Lösung des Ammoniumsalzes (Versalzungsgrad   logo)   eines Copolymerisates aus 60 Teilen Styrol, 30 Teilen Acrylsäure und 10 Teilen eines Zusatzmonomeren, das in der folgenden Tabelle 4 bezeichnet ist. 



   Tabelle 4 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Zusatzmonomere <SEP> K-Wert <SEP> des <SEP> Tintenfestgk. <SEP> Cobb-Test
<tb> Copolymeren <SEP> nach <SEP> 5 <SEP> min
<tb> a) <SEP> 3-Methyl-buten-3-ol-1 <SEP> 39 <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 26
<tb> b) <SEP> Allylalkohol <SEP> 37 <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 22
<tb> c) <SEP> Natriumsalz <SEP> des <SEP> 42 <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 20
<tb> Maleinsäure <SEP> -mono <SEP> -ss <SEP> - <SEP> 
<tb> -hydroxyäthylesters
<tb> 
 
Beispiel 5 :

   Man verarbeitet eine Faserstoffsuspension aus gebleichtem Sulfitzellstoff (=   100%)   und 0,5% Natrium-Aluminat wie üblich zu Papier des Flächengewichtes 80   g/m2   und unterwirft dieses einer Oberflächenleimung auf   1, oxo   Feststoffaufnahme mit je einer   0,5%gen   wässerigen Lösung des Ammoniumsalzes (Versalzungsgrad 100%) eines Copolymerisates des K-Wertes 26 aus 75 Teilen Styrol, 20 Teilen Acrylsäure und 5 Teilen 3-Methylbuten-3-ol-1. Bei der Tintenschwimmprobe zeigte das so geleimte Papier einen Wert von 11 min (Durchschlag). 



   Beispiel 6 : Man verarbeitet eine Faserstoffsuspension aus gebleichtem Sulfitzellstoff (=   100go)   wie üblich zu Papier des Flächengewichtes 80   g/m2   und leimt es dann oberflächlich auf 1,4% Feststoffaufnahme mit einer   0,5%gen   wässerigen Lösung des Ammoniumsalzes (Versalzungsgrad 100%) eines Copolymerisates des K-Wertes 30 aus 75 Teilen Styrol, 12 Teilen Acrylsäure und 10 Teilen n-Butylacrylat und 3 Teilen 4-Methylbuten-3-ol-1. Die Leimung erwies sich als ausgezeichnet; der Wert für den Cobb-Test (5 min) beträgt etwa 18. 



   Beispiel 7: Man verarbeitet eineFaserstoffsuspension aus 30% Holzschliff und   700   gebleichter Cellulose, die   151o   Kaolin   und 3%   Aluminiumsulfat enthält, wie üblich zu Papier des Flächengewichtes 80 g/m2. Dieses Papier wird auf 1, 2% Feststoffaufnahme mit einer wässerigen Lösung oberflächlich geleimt, die   2%,   bezogen auf die Lösung, heisswasserlösliche Stärke und 0,   5%,   bezogen auf die Lösung, des Natriumsalzes (Versalzungsgrad   1000/0)   eines Copolymerisates des K-Wertes 32 aus 70 Teilen Styrol, 15 Teilen Acrylsäure und 15 Teilen des Natriumsalzes des   Maleinsäure   (ss-hydroxyäthyl)-oxoäthylesters.

   Die Tintenschwimmzeit des so geleimten Papiers beträgt 16 min, die Werte nach dem Cobb-Test sind 16   (1   min) und   21 (5 min).   



   Beispiel 8 : Man verarbeitet eine Faserstoffsuspension aus gebleichtem Sulfitzellstoff (= 100%) und 2% Eisen-III-chlorid wie üblich zu Papier des Flächengewichtes 80   g/m2 und   leimt es oberflächlich auf 0,8% Feststoffaufnahme mit   einer 2% igen   wässerigen Lösung des Ammoniumsalzes (Versalzungsgrad 100%) eines   Copoly-   merisates des K-Wertes 32 aus 70 Teilen Styrol, 20 Teilen Methacrylsäure, 5 Teilen Methacrylnitril und 5 Teilen Maleinsäure-mono-ss-sulfoäthylester.

   Das so geleimte gelbbraune Papier hat eine gute Tintenfestigkeit. 

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 Gegenüberstellung der Viskositäten in cp (Brookfield) 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Copolymerisat <SEP> nach <SEP> Beispiel <SEP> 1 <SEP> 450 <SEP> cp
<tb> Copolymerisat <SEP> nach <SEP> Beispiel <SEP> 3 <SEP> 550 <SEP> cp
<tb> Copolymerisat <SEP> nach <SEP> Beispiel <SEP> 4a) <SEP> 600 <SEP> cp
<tb> Copolymerisat <SEP> nach <SEP> Beispiel <SEP> 4b) <SEP> 400 <SEP> cp
<tb> Copolymerisat <SEP> nach <SEP> Beispiel <SEP> 4c) <SEP> 550 <SEP> cp
<tb>

Claims

PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung oberflächengeleimter Papiere durch Behandeln des Papiers mit wässerigen Lösungen von Salzen statistischer Copolymerisate aus a) 50 bis 90 Gew. do a-Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, b) 10 bis 50 Gew.- Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und c) 0, 1 bis 30 Gew.-o weiteren nicht basischen copolymerisierbaren Monomeren nach Stammpatent Nr. 306502, dadurch gekennzeichnet, dass man Copolymerisate einsetzt, die als Monomere c) Halbester und/oder Halbamide monoofinisch ungesättigter, 3 bis 5 C-Atome enthaltender Dicarbonsäuren und/oder monoolefinisch ungesättigte copolymerisierbare Alkohole einpolymerisiert enthalten und einen K-Wert von 20 bis 45 haben und dass man gegebenenfalls wasserlösliche Aluminium-III-und/oder Eisen-III-Salze mitverwendet.