DD144577A1

DD144577A1 - PROCESS FOR PREPARING AN EFFECTANT FOR PAPER, CARTON AND PAPER

Info

Publication number: DD144577A1
Application number: DD21395079A
Authority: DD
Inventors: Klaus Granich; Rolf Nicke; Bernhard Bochers; Friedrich Mayer; Berndt Willkomm; Gisela Gallisch
Original assignee: Klaus Granich; Rolf Nicke; Bernhard Bochers; Friedrich Mayer; Berndt Willkomm; Gisela Gallisch
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-10-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leimungsmittels für Papier, Karton und Pappe. Insbesondere handelt es sich hier um eine Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersion zum Einsatz in der Masse, d.h. als Zusatz in der Stoffdispersion vor der Blattbildung, Das Ziel der Erfindung besteht darin, die hohe Viskosität von Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersionen so weit zu reduzieren, daß das erhaltene Produkt die gleichen Verarbeitungseigenschaften besitzt wie reine Freiharzdispersionen. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Herstellung einer niedrigviskosen, gut pumpfähigen und lagerstabilen Kolophonium-Montanwachs-Misch- dispersion zu ermöglichen, die ohne vorherige Verdünnung zum Masseeinsatz geeignet ist. Es wurde gefunden, daß es möglich ist, die Viskosität der Mischdispersion durch Abbau der Hydrathüllen der kolloiden Mischleimteilchen so zu steuern, daß ein großtechnisch brauchbares Produkt entsteht. Dies wird erreicht durch eine Minimierung der zur Anverseifung notwendigen Alkalimenge in Verbindung mit dem Einsatz von speziellen Viskositätserniedrigern, die einen weiteren Abbau der Hydrathüllen und zugleich einen guten Gefrierschutz bewirken.The invention relates to a method for producing a sizing agent for paper, cardboard and cardboard. In particular, this is a rosin-montan wax mixed dispersion for use in the bulk, i. The object of the invention is to reduce the high viscosity of rosin-montan wax mixed dispersions to such an extent that the product obtained has the same processing properties as pure free resin dispersions. The object of the present invention has been made to enable the production of a low-viscosity, readily pumpable and storage-stable rosin-montan wax mixed dispersion, which is suitable for mass application without prior dilution. It has been found that it is possible to control the viscosity of the mixed dispersion by degrading the hydrate shells of the colloidal Mischleimteilchen so that an industrially useful product is formed. This is achieved by minimizing the amount of alkali necessary for saponification in conjunction with the use of special viscosity depressants, which cause a further degradation of the Hydrathüllen and at the same time a good antifreeze.

Description

-Ί--Ί-

Verfahren zur Herstellung eines Leimungsmittels für Papier, Karton und Pappe ^_ -- Process for the preparation of a sizing agent for paper, cardboard and cardboard ^ _ -

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer niedrigviskosen Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersion zur Leimung von Papier,. Karton, und Pappe in der Masse.The invention relates to a process for the preparation of a low-viscosity rosin-montan wax mixed dispersion for sizing paper. Cardboard, and cardboard in bulk.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known tec hnical solutions

Die sogenannte Papierleimung hatte ursprünglich die Aufgabe., eine ausreichende Beschreibbarkeit der Papiere zu erreichen. In der heutigen Zeit.ist der Leimungseffekt Voraussetzung für zahlreiche, unterschiedliche Einsatzgebiete der Papiere. Durch : die Leimung soll die naturbedingte Saugfähigkeit der für die Papierblattbildung verwendeten, mehr oder weniger stark hydrophilen Roh- und Hilfsstoffe (Faserstoffe.wie Zellstoff und Holzschliff, Füllstoffe usw.) auf das für den jeweiligen Verwendungszweck erforderliche Maß herabgesetzt werden. Das ' kann nach zwei grundsätzlich verschiedenen Verfahren erfolgen:The so-called paper sizing originally had the task of achieving sufficient writability of the papers. At the present time, the sizing effect is a precondition for many different fields of application of the papers. By: The sizing is the natural absorbency of the used for paper sheet formation, more or less highly hydrophilic raw materials and excipients (Faserstoffe.wie pulp and groundwood, fillers, etc.) are reduced to the extent required for the particular application. This can be done in two basically different ways:

Lv durch die Zugabe der Leimungsraittel in der Masse (Dosierung in dieStoffsuspensioh vor der Blat_tt;bildung), :Lv by adding the Leimungsraittel in the composition (dosage in dieStoffsuspensioh t before Blat _t; formation):

2, durch Oberflächenimprägnierung der bereits fertigen Papier-. bahn mit geeigneten Leimungsmitteln, wozu jedoch spezielle '2, by surface impregnation of the already finished paper. track with suitable sizing agents, but special '

Auftragsvorrichtimgen vorhanden sein müssen (z, B. Leimpressen, Wasserschaber usw. )· : _: Must be Auftragsvorrichtimgen available (Eg size presses, water scraper, etc.) _·:

Gegenwärtig überwiegt noch immer die Masseleimung. Als Leimungsmittel dienen dabei hauptsächlich die auf Kolophoniumbasis hergestellten Harzleime· Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwei verschiedene Typen: .At present, mass simmering still predominates. The sizing agents used are mainly rosin - based resin glues. There are basically two different types:.

a) die Harzseifen(vorwiegendals mittel- bis hochviskose Flüssigprodukte oder als pulverförmige Trockenleime),a) the resin soaps (mainly as medium to high viscosity liquid products or as powdered dry glues),

b) die Freiharzdispersion (niedrigviskose Flüssigprodukte vom sogenannten Bewoidtyp).b) the free resin dispersion (low-viscosity liquid products of the so-called Bewoidtyp).

Die Freiharzdispersionen sind gegenüber den Harzseifen weniger empfindlich gegen Störsubstanzen im Fabrikationswasser, lassen sich auch unverdünnt dosieren und zeichnen sich durch eine sehr guter.Leimungswirkung aus. Zu ihrer Herstellung benötigt man jedoch qualitativ sehr hochwertiges Kolophonium, das nicht zur Kristallisation neigen darf. Bei Kolophonium ist jedoch in den letzten Jahren eine zunehmende Verknappung zu beobachten. Dieser Umstand erfordert Maßnahmen zur Substitution von Kolophonium. Deshalb besitzen außer der Entwicklung und dem Einsatz synthetischer Papierleimungsmittel auch solche Yerfahren Bedeutung, bei denen ein Teil des Kolophoniums durch Produkte mit ähnlicher Wirkung substituiert werden kann.The free resin dispersions are less sensitive to interfering substances in the production water than the resin soaps, can also be metered undiluted and are distinguished by a very good sizing effect. For their production, however, you need very high quality rosin, which must not tend to crystallize. With rosin, however, an increasing shortage has been observed in recent years. This circumstance requires measures to substitute rosin. Therefore, in addition to the development and use of synthetic paper sizing agents, such methods also have meaning in which a part of the rosin can be substituted by products having a similar effect.

Dazu eignen sich in mehr oder weniger begrenztem Umfang auch Wachse und Paraffine. . . . '.·-.Waxes and paraffins are more or less suitable for this purpose. , , , '·. -.

Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei bereits seit Jahrzehnten den Montanwachsen. Ihr Ausgangsprodukt ist das aus bitumenreicher Braunkohle gewonnene, dunkle- Rohmontanwachs, das; durch Raffination und Bleiche zu einer Palette von hellen Montanwachstypen veredelt wird. Special attention has been paid to montan waxes for decades. Their starting material is the dark raw clay wax, which is obtained from bituminous lignite and which; refining and bleaching into a range of bright montan wax types.

Montanwachse lassen sich gut mit Alkalien verseifen und besitzen in verseifter Form auch eine vorteilhafte Leimungswirkung, Mit Montanwachs leime η lassen sich eine' höhere ?/asserdichtigkeit . und eine bessere -festigkeit erzielen als. mit Harzieimen. Außerdemwerden z. B. die Paßfähigkeit, die Flachiage, die Satinierfähigkeit und die Bedruckbarkeitseigenschaften verbessert.Montan waxes can be readily saponified with alkalis and have in saponified form also a beneficial sizing effect, With Montanwachs glue η can be 'higher? / Asserdichtigkeit. and achieve better strength than. with resin eggs. In addition, z. B. the passability, the flat, the satinability and the printability properties improved.

Der Nachteil der Montanwachse gegenüber den Harzleimen besteht in der aufwendigeren Handhabung, da man bei der Montanwachs- ; verseifung feste, seifenähnliche Blöcke oder zumindest hoch-, viskose Pasten'erhält. Diese müssen erst in heißem Wasser gelöst werden, um niedrigviskose, gut pumpfähige Produkte zu erhalten. Dafür fehlen jedoch bei.vielen Anwendern die technischen und personellen Voraussetzungen. Aus diesem Grunde fanden Montanwachs leime im Inland bisher keinen Eingang in die Papierindustrie* : ·The disadvantage of montan waxes compared to the Harzleimen consists in the more complex handling, since it in the Montanwachs-; saponification solid, soap-like blocks or at least high, viscous pastes'rehält. These must first be dissolved in hot water in order to obtain low-viscosity, easy-to-pump products. However, many users lack the technical and personnel requirements for this. For this reason, montan wax glues have so far not found their way into the paper industry in Germany *: ·

Bekannt ist fernem die vorteilhafte Wirkung von Kolophonium-Montanwachs-Mischleimen, insbesondere bei Montanwachs an- - .' ' teilen von 20 .... 50 % (J. Kaltenbach, Leimungsprobleme nach neueres Erkenntnissen, Dr. Sandig Verlag K,G. Wiesbaden, 1960, 's. 37,-S.. 218 'ff.). .'.... .. .. ; :Remotely known is the beneficial effect of rosin-montan wax mixed glues, especially in Montanwachs on -. 'divide from 20 .... 50 % (J. Kaltenbach, sizing problems according to more recent findings, Dr. Sandig Verlag K, Wiesbaden, 1960,' s 37, -S .. 218 'ff.). .'... .. ..; :

Aber.auch hier treten sowohl bei der Herstellung von Mischseifen als auch bei Mischdispersionen die bereits erwähnten Viskositätsprobleme negativ in Erscheinung, so daß der praktischen Anwendung Schwierigkeiten.entgegenstehen. . , :But here, too, the already mentioned viscosity problems appear negatively both in the production of mixed soaps and mixed dispersions, so that the practical application difficulties. , ,:

Ziel der ErfindungGoal of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin,, die hohe Viskosität von Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersionen durch geeignete Manipulationen so weit zu reduzieren, daß das erhaltene Produkt die gleichen Verarbeitungseigenschaften besitzt wie reine Freiharzdispersionen. Dadurch soll eine Substitution erheblicher Kolophoniummengen durch gebleichtes Montanwachs erreicht werden.The aim of the invention is to reduce the high viscosity of rosin-montan wax mixed dispersions by suitable manipulations so far that the product obtained has the same processing properties as pure free resin dispersions. This is intended to achieve a substitution of significant amounts of rosin by bleached montan wax.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention ^::

Die Erfindung'hat sich die Aufgabe gestellt, die Herstellung einer niedrigviskosen, gut pumpfähigen und lagerstabilen Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersion zu ermöglichen, die ohne vorherige Verdünnung zum Masseeinsatz analog der Bewoiddispersion geeignet ist. Damit ,soll erreicht werden, daß . alle Papierfabriken, die Freiharzdispersionen einsetzen, den erfindungsgemäßen Mischleim ohne.Technologieänderungen ver-It is an object of the present invention to enable the production of a low-viscosity, readily pumpable and storage-stable rosin-montan wax mixed dispersion which is suitable for mass application analogously to the Bewoiddispersion without prior dilution. This is to be achieved that. All paper mills that use free resin dispersions, the Mischleim invention without.Technologieänderungen ver

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wenden können. . . :i _;. :^{: ;} ' : _: can turn. , , : i _; , ^::; ' _::

Montanwachsebesteht aus wesentlich größeren und sperrigeren Molekülen als die Harzsäuren des Kolophoniums. Bei der mehr oder weniger weitgehenden Verseifung mit Alkalien bauen sich um die erhaltenen kolloiden'Montanwachsteilchen noch relativ dicke Hydrathüllen auf,wodurch die erforderliche Beweglichkeit der Teilchen beeinträchtigt wird. Bei der Untersuchung des Dispergiervorgangs für eine. Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersion zeigte es sich, daß das bekannte Bewoidverfahren (DE-PS 571 299) nicht anwendbar ist, wenn man ein niedrigviskoses Produkt erhalten will. Bei dem erforderlichen Feststoffgehalt von 35:'.% erstarrt die nach dem Bewoidver- , fahren hergestellte Mischdispersion beim Abkühlen in relativ kurzer Zeit zu einer nichJiiimehr pumpfähigen Paste. Um eine lagerbeständige, niedrigviskose Dispersion zu erhalten, wäre eine Verdünnung auf 20 ... 25 % Feststoff gehalt erforderlich. Das würde bei der großtechnischen Realisierung eine Reduzierung des Produktionsvolumens (bezogen auf die Wirksubstanz) um ca, ¹/3 bedingen und höhere Transportkosten sowie nicht vertretbare Lager- und Transportkapazitäten erfordern. ·.' ' . :":':'.': ": ':..' ': '. - " : ' -,'. ..· ^: '.'.' .. "'. ..... Es''wurde gefunden, daß es möglich ist,: die Hydrathüllen der Leimteilchen abzubauen bzw« zu verändern, so daß lagerstabile, maximal 40 '%±ge₉ niedrigviskose Mischdispersionen mit beispielsweise-.20 .% Montanwachsanteil hergestellt werden ,können?;: die einer Freiharzdispersion vom Bewoidtyp gleichwertig sind. Dazu ist erfindungsgemäß erforderlich, den Alkalieinsatz bei der Anverseifung des geschmolzenen Kolophonium-Montanwachs -Gemisches zu minimieren und im Anschluß an die Emuigierung mit alkalisch gelöstem Kasein während der Verdünnung spezielle Viskositätserniedriger zuzusetzen, die eine weitere Komprimierung der Hydrathüllen bewirken. Als Viskositätserniedriger eignen sich ζ. B. Sorbit, Glykole, Glyzerin oder ähnliche ^ höherwert ige Alkohole, Harnstoff und·;"-.· Thioharnstoff, die gleichzeitig einen guten Gefrierschutz bewirken. ' " : ..'"". · . " ' ... ... ζ' .· ·. .... X ; '.·' " Montan waxes consists of much larger and bulkier molecules than the resin acids of the rosin. During the more or less extensive saponification with alkalis, relatively thick hydration shells build up around the obtained colloidal montan wax particles, which impairs the required mobility of the particles. In the investigation of the dispersing process for a. Rosin-montan wax mixed dispersion it was found that the known Bewoidverfahren (DE-PS 571 299) is not applicable, if one wants to obtain a low-viscosity product. At the requisite solids content of 35 % by weight, the mixed dispersion prepared after the use of the Bewoid compound solidifies on cooling in a relatively short time to form a non-pumpable paste. To obtain a shelf-stable, low-viscosity dispersion, a dilution to 20 ... 25% solids content would be required. This would require in the industrial scale realization of a reduction in production volume (based on the active substance) by about ^1/3 and require higher transport costs and unacceptable for storage and transport capacity. ·. ''. : ": ':'. ':":': .. '': '. - ": '-,' .. .. ^: '.'. ' .. ". ..... Es''wurde found that it is possible to reduce the hydration shells of ,: Leimteilchen or "to change so that storage-stable, a maximum of 40 '% ± ₉ ge low-viscosity mixing dispersions are prepared with, for example-.20.% Montan wax component ,?;: which are equivalent to a free-resin dispersion of the Bewoid type. For this purpose, according to the invention, it is necessary to minimize the use of alkali in the saponification of the molten rosin / montan wax mixture and to add special viscosity depressants following dilution with alkaline casein during dilution, which effect a further compression of the hydrate casings. Suitable viscosity reducers are ζ. For example, sorbitol, glycols, glycerol or similar higher alcohols, urea and thiourea, which at the same time provide good antifreeze protection. ·. '' ... ... ζ '. · ·. .... X ;' · · '"

Erfindungsgemäß ist weiterhin, daß die fertige Dispersion :'. rasch und intensiv auf eine Temperatur unter 30 ⁰C abge-'-'kühlt wird. · : , : ^:'.- ': . / .' ·'. > : ^; ; .; ' ·.'.;.„According to the invention, furthermore, that the finished dispersion: '. rapidly and intensively cooled to a temperature below 30 ⁰ C -'- 'cooled. ^·:::: '.-'. /. ' · '. ^>:; ; . '·.'.;. "

213 950213 950

Die Herstellung einer Freiharzdispersion ohne Montanwachsanteile ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter den üblichen Bedingungen nicht möglich, -weil sich reines Kolophonium mit derart geringen Alkalimengen nicht mehr homogen dispergierenThe preparation of a free resin dispersion without Montanwachsanteile is not possible by the novel process under the usual conditions, -be because pure rosin no longer homogeneously disperse with such small amounts of alkali

läßt. ^; ' ' , : .. leaves. ^; '',: ..

embodiment

Pur die Herstellung der Kolophonium-Montanwachs-Mischdispersion werden ein indirekt heizbares Reaktionsgefäß und ein stufenlos bzw. mehrstufig regelbares Rührwerk benötigt. In diesem Gefäß .werden ca. 150 g Kolophonium sowie 36 g. gebleichtes Montanwachs geschmolzen und bei langsam laufendem Rührwerk miteinander vermischt. Nachdem die Schmelze eine Temperatur von ca. 1ξ?0 C erreicht hat, beginnt die langsame Alkalizugabe (z. B. ca, 3,2 g Soda in.13 ... 14 ml heißem Wasser gelöst). Dabei ist die Drehzahl des Rührwerkes zu erhöhen. Nach dieser Anverseifung sollte die Temperatur ca. 100p°C betragen. Dann wird bei möglichst hoher Drehzahl alkalisch gelöstes Kasein allmählich zugegeben (ca. 7,2 g Kasein mit 0,8 g NaOH 45 %ig in ca. 100 ml heißem Wasser. mit 50 ... 70 ⁰C).Purely the preparation of the rosin-montan wax mixed dispersion, an indirectly heatable reaction vessel and a continuously or multi-stage adjustable agitator are needed. In this vessel. About 150 g of rosin and 36 g. bleached montan wax melted and mixed together with slowly running stirrer. After the melt has reached a temperature of approx. 1ξ? 0 C, the slow addition of alkali begins (eg approx., 3.2 g of soda dissolved in .13 ... 14 ml of hot water). The speed of the agitator should be increased. After this saponification, the temperature should be about 100p ° C. Then at the highest possible speed alkaline casein is gradually added (about 7.2 g of casein with 0.8 g of 45 % NaOH in about 100 ml of hot water at 50 ... 70 ⁰ C).

Danach wird die Dispersion mit Y/asser verdünnt. Es empfiehlt sich, den ersten Teil des Verdünnungswassers vorzuwärmen .(30 ... 50 ⁰C). Dabei ist mit abnehmender Viskosität die Drehzahl des Rührwerkes bis. zum Minimum zu reduzieren. Nach Zugabeΐder halben Verdünnungswassermenge ist der Viskositätserniedriger zuzusetzen (z. B. ca, 25 g Sorbit 70 %ig oder ca, 20 g granulierter Harnstoff), Abschließend wird mit kaltem Wasser ein Peststoffgehalt: von-ca. 35 % eingestellt. Eine rasche Kühlung der Mischdispersion v/irkt sich vorteil-: haft auf die Stabilität und Wirksamkeit aus.Thereafter, the dispersion is diluted with Y / ass. It is recommended to preheat the first part of the dilution water (30 ... 50 ⁰ C). It is with decreasing viscosity, the speed of the agitator to. to reduce to the minimum. After adding half the amount of dilution water, the viscosity reducer is added (eg about 25 g of sorbitol 70% or about 20 g of granulated urea), finally a cold water containing a content of pesticides: from approx. 35 % set. Rapid cooling of the mixed dispersion advantageously has an effect on stability and effectiveness.

Claims

Claim for invention : ^. , - 6- '

1. A process for the preparation of a sizing agent for paper, cardboard and paperboard, in particular a maximum of 40% rosin Montanwachs -Ilischdispersion for use in the mass, characterized in that the molten starting mixture with a minimum amount of alkali (<2 %) saponified and im Connection to the emulsification with alkaline casein during the dilution with Viskositätserniedrigern is added. · ·,

2. The method according to item 1, characterized in that are added as viscosity reducer 2 ... 15 ^ sorbitol, glycols, glycerol or similar, higher alcohols, urea or thiourea,

3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the finished dispersion is cooled rapidly and intensively to a temperature below 30 ⁰ C.