CH676258A5

CH676258A5 -

Info

Publication number: CH676258A5
Application number: CH330989A
Authority: CH
Inventors: Peter Werner Moeri
Original assignee: Baerle & Cie Ag
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1989-09-12
Publication date: 1990-12-28
Also published as: EP0418191A1

Description

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CH676 258 A5

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Beschreibung

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert.

Die vorliegende Erfindung gestattet, calciumcar-bonathaltige Papiere mit Harzleimdispersionen zu leimen, ohne Zersetzung von Calciumcarbonat im neutralen oder leicht alkalischen pH-Bereich. Üblicherweise wird zur Harzleimung Aluminiumsulfat, das zur Ausfällung und Fixierung der Leimungskomponente dient, verwendet. Durch hydrolytische Spaltung des Aluminiumsulfates entsteht ein saurer pH-Wert, der bei Gegenwart von Calciumcarbonat zur Zersetzung des Calciumcarbonates und damit zu erheblichen Produktionsschwierigkeiten führt.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten, wird in der EP 0 063 812 vorgeschlagen, Aluminiumsulfat durch Polyaluminiumchlorid oder in der EPA 0 125 221 durch Polyaluminiumsulfat zu ersetzen. In der US-Patentschrift 3 540 980 wird das Aluminiumsulfat teilweise ersetzt durch Natriumaluminat. Dabei wird die zu leimende wässerige Fasersuspension zunächst mit soviel Aluminatlösung versetzt, bis sich ein pH-Wert von mindestens 9 einstellt. Anschliessend wird der pH-Wert mittels einer anorganischen Säure oder eines sauer reagierenden Salzes, z.B. Schwefelsäure oder Aluminiumsulfat, auf einen pH-Wert nicht kleiner als 4,5 gesenkt.

In der EP 0 112 525 wird ein Neutralleimungsver-fahren vorgeschlagen, bei dem das Natriumaluminat im Leimungsmittel enthalten ist. Dieses Leimungsmittel wird mit calciumcarbonathaltigem Fasermaterial vermischt und anschliessend durch Zugabe von organischen oder anorganischen Säuren oder sauer reagierenden Aluminiumsalzen aktiviert.

In der europäischen Patentschrift 0 200 002 wird ein Leimungsmittel vorgeschlagen, das aus einer Mischung von Tallharzdispersion und Polyaluminiumchlorid besteht. Ebenfalls ist ein Verfahren bekannt, bei dem vor der Zugabe zum Papierstoff eine verdünnte Harzdispersion mit einer verdünnten Lösung von Aluminiumsulfat oder Polyaluminiumchlorid vermischt wird.

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, dass die calciumcarbonathaltige Fasersuspension mit einer sauren Verbindung, sei es eine Säure oder ein saures Aluminiumsalz, in Berührung kommt. Diese sauren Verbindungen führen bekanntlich zu der Zersetzung des Calciumcarbonates.

Aus der Praxis ist ebenfalls ein Leimungsverfahren bekannt, bei dem zur Neutralisation der sauren Aluminiumkomponenten dem Papierstoff, der Calciumcarbonat und eine Harzleimdispersion enthält, vorher, nachher oder gleichzeitig in unmittelbarer Nähe Natriumaluminatlösungen zugegeben werden. Dieses Verfahren erlaubt eine Leimung im neutralen pH-Bereich, die Zersetzung des Calciumcarbonates ist gering, doch nicht vollständig unterdrückt.

Versuche im Labormassstab, die zur Leimungsausbildung nötige Aluminiumkomponente in Form von Aluminiumhydroxid zuzusetzen, welches durch Fällung von Aluminiumsulfat mit Natronlauge oder Natriumaluminatlösung erhalten wurde, ergaben negative Resultate: das auf diese Weise entstandene Aluminiumhydroxid ist sehr hoch voluminös und lässt sich nur äusserst schlecht im Faserstoff verteilen. Zudem ist die Aluminiumhydroxidfällung inhomogen, d.h. es sind noch alkalische Einschlüsse vorhanden, die zu Leimungsstörungen führen. Ein weiterer Nachteil auf die Leimungswirkung des Aluminiumhydroxides ist der rasche Alterungsprozess.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass mit Aluminiumhydroxid, das in hoher Verdünnung in homogener Mischung erzeugt wird und nach möglichst kurzer Reaktionszeit der Harzleimdispersion oder dem Papierstoff, der Calciumcarbonat und die Harzleimdispersion enthält, kontinuierlich zugegeben wird, hervorragende Leimungen ohne jegliche Zersetzung des Calciumcarbonates erhalten werden.

Das homogene Aluminiumhydroxid kann z.B. erzeugt werden, indem eine Lösung von 20-40 g/l Aluminiumsulfat mit einer Lösung von 10-50 g/l Natriumaluminat in einem geeigneten T-Mischer in stöchio-metrischen Verhältnissen gemischt werden. Die gebildete Aluminiumhydroxidlösung hat einen pH-Wert von 6-8, vorzugsweise von 6,5-7,5, besonders von 6,8-7,2 und wird mit einer Fliessgeschwindigkeit von 2-10 m/Sek. intensiv mit dem Papierstoff vermischt.

Als Leimungsmittel sind handelsübliche Kolophonium* oder Tallharzdispersionen geeignet. Diese weisen einen Feststoffgehalt von 30-40%, einen pH-Wert von 6-8 und einen Freiharzgehalt von 75-97% auf. Die Harzleimdispersionen werden dem Papierstoff meistens kontinuierlich vor oder nach der Mischerpumpe zugegeben. Üblicherweise werden Mengen von 0,2-1% festes Harz auf Papier zur Erreichung des gewünschten Leimungsgrades eingesetzt.

Eine besonders geeignete Leimdispersion wird von der Firma van Baerle Chemie unter dem Namen RESOPLAN® vertrieben.

Enthält der Stoffkreislauf grosse Mengen an sogenannten Störstoffen, so können diese ebenfalls mit dem homogenen Aluminiumhydroxid gleichzeitig mit der Stoffleimung entfernt werden, besonders wenn der Aluminiumhydroxid-Mischung aktive Kieselsäure zugemischt wird. Dies geschieht in der Praxis dadurch, indem Aluminiumsulfat mit einer Lösung aus Natriumaluminat und Natron- oder Kaliwasserglas im oben genannten T-Mischer homogen umgesetzt wird. Anstelle des Natriumaluminates kann auch Natronlauge oder nur eine verdünnte Natronwasserglaslösung genommen werden.

Eine weitere Möglichkeit, die Leimung mit einer Störstoffeliminierung zu verbinden, wird ermöglicht, wenn der Aluminiumsulfatlösung oder Polyalu-miniumchloridlösung kationische Verbindungen wie RESIAFIX®, Polyäthylenimin, Polyacrylamide, Epi-chlorhydrinharze, kationische Stärke zugemischt werden. Nach der Reaktion mit Natriumaluminat oder Natronlauge entsteht ein homogenes Aluminiumhydroxid, das durch seinen kationischen Charakter sowohl die Harzteilchen wie die Störstoffe absorbiert.

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Beispiel:

Mit einer Kolbenpumpe werden 40 l/h einer handelsüblichen Aluminiumsulfatlösung mit 8% Aluminiumoxid, geliefert von der Chemischen Fabrik Ueti-kon, in einem statischen Mischer mit 2 500 l/h Wasser verdünnt. Mit einer zweiten Kolbenpumpe werden 22 l/h Natriumaluminatlösung mit 25,5% Aluminiumoxid, geliefert von der Petromontan Wien, mit 1000 l/h Wasser verdünnt. Die verdünnten Lösungen von Aluminiumsulfat und Natriumaluminat werden in einem T-Mischer homogen gemischt. Das entstandene homogene Aluminiumhydroxid besitzt einen pH-Wert von 6,9 und wird 0,5 m vor dem Drucksortierer dem Dünnstoff zugegeben. Die Strömungsgeschwindigkeit der Alaunlösung im Mischer betrug 2,7 m/Sek., diejenige des Natrium-aluminates 4,2 m/Sek. und die Reinoldszahl der homogenen Aluminiumhydroxidsuspension lag bei 25 000. Die Produktion der Papiermaschine betrug 3500 kg/h, der Fasereintrag bestand aus 70 Teilen gebleichtem Kurzfaser-Zellstoff und 30 Teilen gebleichtem Langfaser-Zellstoff. Als Füllstoff wurden 12 Teile Kaolin und 7 Teile Calciumcarbonat verwendet. Dem Papierstoff wurden vor der Mischerpumpe 60 l/h Resoplan® zugemischt. Der pH-Wert im Stoffauflauf betrug 7,1, die Härte nach einer Versuchsdauer von 3 Stunden im Siebwasser I 10° dH. Das erzeugte Papier hat ein Flächengewicht von 100 g/m2 und einen Glührückstand von 19% bei 575°C Glühtemperatur. Die Prüfung des fertigen Papieres ergab einen Cobb 60-Wert von 18 g/m2 sowohl auf der Oberseite wie auf der Siebseite, und eine Tintenschwimmdauer von 52 Minuten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Leimen von calciumcarbonathal-tigen Papieren und Kartons mit Harzleim-Dispersion und homogenem Aluminiumhydroxid als Fäll- und Fixiermittel, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Aluminiumhydroxid kontinuierlich aus wässri-gen Aluminiumsalzlösungen erzeugt wird, in wässri-gem Milieu in einer Konzentration von 0,1-50 g/l vorliegt, einen pH-Wert von 6-8 aufweist und sofort nach seiner Entstehung mit dem Papierstoff oder der Harzleim-Dispersion vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Aluminiumsalze Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid, Aluminiumdihydrogenphosphat, Polyaluminiumchlorid, Polyaluminiumsulfat und Natriumaluminat verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Aluminiumhydroxid dem Papierstoff 0,2-20 Sekunden vor dem Stoffauflauf zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdünnen der Aluminiumsalzlösungen Papiermaschinen-Klarwasser genommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass den sauren Aluminiumsalzlösungen kationische Fixiermittel und Reten-tionsmittel zugemischt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Natriumaluminat Natronwasserglas oder Kaliwasserglas zugemischt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Leimen 0,05-1,5% Aluminiumoxid in Form von homogenem Aluminiumhydroxid auf Papierstoff verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass als Leimungsmittel eine Tallharz- oder Kolophoniumdispersion verwendet wird und in Mengen von 0,2-3% atro Harz auf Papierstoff eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzdispersion vor der Papiermaschine mit einem kationischen Fixiermittel vermischt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zugabe zum Faserstoff die Harzleimdispersion mit dem homogenen Aluminiumhydroxid vermischt wird.

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