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 CH676 258 A5

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Beschreibung description

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 definiert. The method according to the invention is defined in claim 1.

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. The present invention allows papers containing calcium car bonate to be sized with resin size dispersions without decomposing calcium carbonate in the neutral or slightly alkaline pH range. Aluminum sulfate, which is used to precipitate and fix the size component, is usually used for resin sizing. The hydrolytic cleavage of the aluminum sulfate creates an acidic pH which, in the presence of calcium carbonate, leads to the decomposition of the calcium carbonate and thus to considerable production difficulties.

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. To overcome these difficulties, it is proposed in EP 0 063 812 to replace aluminum sulfate with polyaluminium chloride or in EPA 0 125 221 with polyaluminium sulfate. In U.S. Patent 3,540,980, the aluminum sulfate is partially replaced by sodium aluminate. Sufficient aluminate solution is first added to the aqueous fiber suspension to be sized until a pH of at least 9 is established. The pH is then adjusted using an inorganic acid or an acidic salt, e.g. Sulfuric acid or aluminum sulfate, lowered to a pH not less than 4.5.

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. EP 0 112 525 proposes a neutral sizing process in which the sodium aluminate is contained in the sizing agent. This sizing agent is mixed with fiber material containing calcium carbonate and then activated by adding organic or inorganic acids or acid-reacting aluminum salts.

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. In European patent specification 0 200 002, a sizing agent is proposed which consists of a mixture of tall resin dispersion and polyaluminium chloride. A method is also known in which a dilute resin dispersion is mixed with a dilute solution of aluminum sulfate or polyaluminium chloride before being added to the paper stock.

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. Common to all of these processes is that the fiber suspension containing calcium carbonate comes into contact with an acidic compound, be it an acid or an acidic aluminum salt. It is known that these acidic compounds lead to the decomposition of the calcium carbonate.

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. A sizing process is also known in practice, in which sodium aluminate solutions are added before, after or simultaneously in the immediate vicinity to neutralize the acidic aluminum components to the paper stock containing calcium carbonate and a resin size dispersion. This process allows sizing in the neutral pH range, the decomposition of the calcium carbonate is low, but not completely suppressed.

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. Trials on a laboratory scale to add the aluminum component required for sizing in the form of aluminum hydroxide, which was obtained by precipitation of aluminum sulfate with sodium hydroxide solution or sodium aluminate solution, gave negative results: the aluminum hydroxide produced in this way is very voluminous and is extremely difficult to distribute in the fiber . In addition, aluminum hydroxide precipitation is inhomogeneous, i.e. there are still alkaline inclusions that lead to sizing problems. Another disadvantage of the sizing effect of aluminum hydroxide is the rapid aging process.

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. Surprisingly, it has now been found that with aluminum hydroxide, which is produced in a high dilution in a homogeneous mixture and, after the shortest possible reaction time, the resin size dispersion or the paper stock containing calcium carbonate and the resin size dispersion is continuously added, excellent sizes are obtained without any decomposition of the calcium carbonate.

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. The homogeneous aluminum hydroxide can e.g. are generated by mixing a solution of 20-40 g / l aluminum sulfate with a solution of 10-50 g / l sodium aluminate in a suitable T mixer in stoichiometric ratios. The aluminum hydroxide solution formed has a pH of 6-8, preferably 6.5-7.5, particularly 6.8-7.2 and is at a flow rate of 2-10 m / sec. intensely mixed with the paper stock.

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. Commercial rosin * or tall resin dispersions are suitable as sizing agents. These have a solids content of 30-40%, a pH value of 6-8 and a free resin content of 75-97%. The resin size dispersions are usually added to the paper stock continuously before or after the mixer pump. Quantities of 0.2-1% solid resin on paper are usually used to achieve the desired degree of sizing.

Eine besonders geeignete Leimdispersion wird von der Firma van Baerle Chemie unter dem Namen RESOPLAN® vertrieben. A particularly suitable glue dispersion is sold by van Baerle Chemie under the name RESOPLAN®.

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. If the material cycle contains large amounts of so-called interfering substances, these can also be removed with the homogeneous aluminum hydroxide at the same time as the material sizing, especially if active silica is added to the aluminum hydroxide mixture. In practice, this is done by homogeneously reacting aluminum sulfate with a solution of sodium aluminate and sodium or potassium water glass in the T mixer mentioned above. Instead of the sodium aluminate, sodium hydroxide solution or only a dilute sodium silicate solution can be used.

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. A further possibility of combining the sizing with an elimination of impurities is made possible if cationic compounds such as RESIAFIX®, polyethylene imine, polyacrylamides, epichlorohydrin resins and cationic starch are added to the aluminum sulphate solution or polyaluminium chloride solution. After the reaction with sodium aluminate or caustic soda, a homogeneous aluminum hydroxide is formed which, due to its cationic character, absorbs both the resin particles and the contaminants.

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Beispiel: Example:

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. A piston pump is used to dilute 40 l / h of a commercially available aluminum sulfate solution with 8% aluminum oxide, supplied by the chemical factory Ueti-kon, in a static mixer with 2,500 l / h water. A second piston pump dilutes 22 l / h sodium aluminate solution with 25.5% aluminum oxide, supplied by Petromontan Vienna, with 1000 l / h water. The dilute solutions of aluminum sulfate and sodium aluminate are mixed homogeneously in a T-mixer. The resulting homogeneous aluminum hydroxide has a pH of 6.9 and is added to the thin material 0.5 m before the pressure sorter. The flow rate of the alum solution in the mixer was 2.7 m / s, that of the sodium aluminate 4.2 m / s. and the Reinolds number of the homogeneous aluminum hydroxide suspension was 25,000. The production of the paper machine was 3500 kg / h, the fiber input consisted of 70 parts of bleached short fiber pulp and 30 parts of bleached long fiber pulp. 12 parts of kaolin and 7 parts of calcium carbonate were used as filler. 60 l / h Resoplan® were added to the paper stock before the mixer pump. The pH in the headbox was 7.1, the hardness after a test period of 3 hours in white water I 10 ° dH. The paper produced has a basis weight of 100 g / m2 and an ignition residue of 19% at an annealing temperature of 575 ° C. Examination of the finished paper showed a Cobb 60 value of 18 g / m2 on both the top and on the screen side, and an ink floating time of 52 minutes.

Claims

1. A process for the gluing of calcium carbonate-containing papers and boxes with resin glue dispersion and homogeneous aluminum hydroxide as a precipitant and fixative, characterized in that the homogeneous aluminum hydroxide is continuously produced from aqueous aluminum salt solutions, in an aqueous medium in a concentration of 0.1-50 g / l is present, has a pH of 6-8 and is mixed with the paper stock or the resin glue dispersion immediately after its formation.

2. The method according to claim 1, characterized in that aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum dihydrogen phosphate, polyaluminium chloride, polyaluminium sulfate and sodium aluminate are used as aluminum salts.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the homogeneous aluminum hydroxide is added to the paper stock 0.2-20 seconds before the headbox.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that paper machine clear water is used to dilute the aluminum salt solutions.

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the acidic aluminum salt solutions are mixed with cationic fixatives and retention aids.

6. The method according to any one of claims 2-5, characterized in that the sodium aluminate is mixed with sodium water glass or potassium water glass.

7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that 0.05-1.5% aluminum oxide in the form of homogeneous aluminum hydroxide on paper stock are used for gluing.

8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that a tall resin or rosin dispersion is used as the sizing agent and is used in amounts of 0.2-3% dry resin on paper stock.

9. The method according to claim 8, characterized in that the resin dispersion is mixed with a cationic fixing agent before the paper machine.

10. The method according to any one of claims 1-9, characterized in that the resin glue dispersion is mixed with the homogeneous aluminum hydroxide before the addition to the fiber.

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