DD266820A1 - Verfahren zur leimung von papier, karton und pappe im neutralen ph-wert-bereich - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leimung von Papier, Karton und Pappe im neutralen p H-Wert-Bereich. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein spezielles Leimungsmittel so zur Anwendung zu bringen, dass es einer Papierstoffsuspension, die waehrend der gesamten Fertigung einen p H-Wert von 6,5 nicht unterschreitet, zugegeben wird. Es sollen sowohl chemisch als auch mechanisch aufgeschlossene Faserstoffe bzw. entsprechende Sekundaerfaserstoffe und als Fuellstoff ausschliesslich oder anteilig Calciumcarbonat einsetzbar sein. Die Aufgabe wurde dadurch geloest, dass Mischdispersionen von Wachsen und Paraffinen verwendet werden, die in Kombination mit einem hohen Anteil von Kolophonium und/oder Tallharz feindispergiert sind. Die Leimzugabe erfolgt durch Papierstoffsuspension, die bereits einen Anteil Calciumcarbonat ausschliesslich oder anteilig als Fuellstoff enthaelt. Das Faellen erfolgt durch Zugabe von Aluminiumsulfat unmittelbar vor der Papiermaschine zum Papierdickstoff, wobei der p H-Wert 6,5 besser 6,8 nicht unterschritten wird. Zur Retentionsverbesserung muessen organische Flockungsmittel der Papierstoffsuspension zugegeben werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Vorfahren zur Masseleimung von Papier, Karton und Pappe, dio im neutralen pH-Wert-Beroich gefertigt werden.

Charakteristik dec bekannten Standes der Technik

Das klassische Leimungsagenz ist Kolophonium in Form von Seifen oder Dispersionen. Darauf aufgebaute Leime zeigern dio höchste Wirksamkeit bei einem pH-Wert-Boreich von 4,3 bis 4,8. Von führenden Leimh arstellorn werden nouerdings Kolophoniumdispersionen angeboton/1,2/, die bis zu einem pH-Wert-Boroich von 6,5 einsetzbar sind, aber bei einem pH-Wert über 6 bereits einen beachtlichen Wirkungsabfall zeigen, wie nachfolgende Tabelle demonstriert:

Cobb(so(g/m') pH 6,5 pH 7,0 pH 7,5

verstärkter Emulsionsharzleim (GB) 38 83 91

Emulsionsleim aus chemisch

modifizierten Naturharzen (NL) 30 73 81

Versuchsbedingungen:

holzfreier Faserstoff pH-Einstellung

0,75%Na-Aluminat mit H₂SO₄

1,5% Kolophoniumleim (atro) 30% Kreide

Dispersionen von Wachsen, Paraffinen und Stearaton sind im neutralon pH-Wert-Bereich einsetzbar. Sie konnten sich aber als Leimungsmittel nicht durchsetzen, weil bei einer Unterdosierung der Leimungseffekt unzureichend ist; bei einer Übardosierung aber eine übermäßige Hydrophobierungswirkung auftritt, die bei Schreibpapieren infolge von Abperleffekten das Beschreiben mit Tinte erheblich beeinträchtigt. Außerdem verursachen zu hohe Paraffinzugabemengen Festigkeitsvsrluste des Papieres und eine zu hohe Glätte bzw. Gleitfähigkeit des Papiores, was die Weiterverarbeitung sowohl bei Format- als auch boi Rollonpapioren erschwert. Diesbezügliche H^: weise findet man auch in der Literatur/3,4/.

Aus diesen Gründen erfolgte im Weltmaßstab eine chemische Modifizierunp insbesondere von Polmitin- und Stearinsäure zum Alkylketendimar. Mit speziellen Dispersionen dieser Stoffe wird eine gute Boschroibbarkeit erreicht. Dabei kommen sehr geringe Einsatzmengen (unter 0,5% Alkylketendimer, bezogen auf atro Papierstoff) zum Einsatz.

Nachteilig ist, daß diese Produkte bei holzhaltigen Papieren und in Gegenwart von Aluminiumsulfat keine ausreichende Wirkung zeigon/4/.

Ziel de.· Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, oin Verfahren zur Masseleimung von Papier, Karton und Pappe im neutralen pH-Wort-Bereich zu realisieren, um dadurch die Mangel der klassischen sauren Fahrweise, die durch moderne Entwicklungsrichtungen bei der Papierherstellung — wie Schließung des Wasserkreislaufes u.id dadurch erhöhte Aufsagung und Korrosion oder d'e Auswirkungen des Einsatzes von Calciumcarbonat als Sfeichpigment und dadurch verstärkte Schaumbildung sowie nicht zuletzt auch die ungenügende Alterungsbeständigkeit der Papiere — verursacht bzw. verstärkt werdon, zu behoben.

Darlegung des Wesons dor Erfindung

Dio mit der klassischen Kolophoniumleimuno vorbundeno saure Fahrweise hat die Nachteile, daß insbosondoro boi der neuerdings geforderten starken Einengung dor Wasserkreislaufe in don Papierfabriken dio Aufsagung und Korrosion stark zunehmen.

Andererseits werden verstärkt Calciumcarbonate als Streichpigmente eingesetzt. Die so behandelten Papiere führen beim Wiedereinsatz als Industrieabfall oder Altpapier zu starken Schaumbildung und zu einer Beeinträchtigung der Kolophoniumlolmung. Außordom werden Calciumcarlv iato als preisgünstige Weißpigmento für don Massoeinsatz angeboton, wobei die Papiorfortlgung im neutralen Medium erfolgen muß, weil erstore bei pH-Worten unter 6,5 CO? abspalten.

Dio saure Fahrweiso vermindert dio Haltbarkeit des Papiors.

Zunehmend wird aber eino höhore Alterungsbeständigkeit gefordert, dio insbosondoro bei Verwendung von Calciumcarbonate!!

als Füllstoff gegeben ist.

Ausgehend von diesen Forderungen dor modornon Papiortechnologio hat sich dio Erfindung dio Aufgabe gestellt, ein Vorfahron zur Mtissoleimung von Papier, Karton und Pappe nnzubieton, welcho in oinom pH-Wert-Boroich von 6,5-7,2 angewendet werden

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabo dadurch gelöst, indem gofundon wurde, daß mit Mischdisporsionon von Montanwachs, Paraffin und/oder Stearin in Kombination mit relativ großen Mengen Kolophonium im gowünschton pH-Wort-Bereich eine yuto Leimung erreicht werden kann.

Die folgende Tabelle zoigt, daß im Gogonsatz zu einor Kolophoniumdisporsion dio Leimungswirkung bis zum Ncutralboroich in hohem Maße erhalten boibt.

pH 6,5pH 7,0pH 7,5

Kolophonium/Wachsdispersion 24 29 36

gleiche Versuchsbedingungen wie In obiger Tabelle

Bezogen auf den Gehalt an Wachsen wurden 0,2-0,3%, bezogen auf don Papierstoff, eingesetzt. Das ist dio gleiche Größenordnung wie bei den Ketendlmoron. Das heißt, mit der Erfindung kann die aufwendige chemische Modifizierung der Stearinsäure entfallen. Zugleich würden dio Nachteile der Diketendisporsion, die Aluminiumsulfatempfindlichkoit und dio Erhöhung der Gleitfähigkeit, nufgehobon. Im Gegenteil, Aluminiumsulfat ist zur Fällung erforderlich, wodurch insgesamt die Retention und Abwcssorklärung begünstigt wird und auch die Anwendung auf die holzhaltigen Papiere erweitert wird. Der Vorteil der Neutralfahrweise, bei gefällten Papieren Calciuincarbonat verwenden zu können, wird mit dom neuen Leimungsverfahren nicht nur erschlossen, sondern Calciumcarbonat wirkt sich im Vergleich zum klassischon Füllstoff Kaolin sogar geringfügig positiv auf die Leimung aus, wie folgende Gegenüberstellung zeigt.

Cobbeolg/m²)

1%Tallharz/Wachs- ^/oKolophonium/Wachs-

disporsion dispersion

pH 4,5 Kaolin 23~~ 27

pH 6,8 Kreide 21,5 23

Alle Wachsdispersionen haben don Nachteil, daß sie schorompf indlich sind. Deshalb sind sie dem Papierstoff so zuzugeben, daß dieser nach der Zugabe möglichst goringen Scherkräften ausgesetzt ist. Vorteilhaft ist die kontinuierliche Zugabe zum Dickstoff vor dem Konstantteil der Papiermaschine.

Das der Erfindung zugrunde liegende Leimungsmittel wurde so hergestellt, daß Kolophonium:Paraffin:Montanwachs im Verhältnis 8:2:1 gemischt und gemeinsam geschmolzen wurden und durch Zugabe von < 2% Alkali (NaOH) pro Wachs-Harz b'.r* Teilvorseifung und nach Zugabe einer Kaseinlösung die Dispergierung orfolgte.

Es wurde gefunden, daß die Leimungswirkung im Neutralbereich zunimm ι, wenn die boi der Dispersionsherstollung eingesetzte Alkallmonge minimiert wird. Dem sind durch den apparativ bedingten möglichen Eintrag an Schorenorgie Grenzen gesetzt, da bei einer zu starken Alkaliminimierung die Teilchengröße zunimmt.

Die mit der Wachs-Parnffin-Zugabo verbundene Viskositätserniodrigung ermöglicht die B^r lelung einer Feinteiligkeit bei geringem Alkalieinsatz und auch dadurch ein vorteilhaftes Leimungsverhalten im Noutralboreich, Es wird angenommen, daß im Papiorstoff das Kolophonium einerseits die Bildung vo.i Wachsfilmen und damit dio Entstehung von Abp',rloffokten verhindert, zum anderen zu einer Feinvertoilung der Wachskomponente beiträgt, die zur Boschroibbarkeit führt.

Ausführungsbeisplolo

Dio Erfindung soll nachstehend anhand vor.- zwei Beispielen näher erläutert werdon.

Beispiel 1

Als Beispiel fi'r eine unverstärkte Mischdispersion eignet sich eine etwa 35%igo wäßrige, hochfreiharzhaltigo Dispersion, hergestellt aus

79% unveratörktem Kolophonium, 14% Paraffin, 7% Montanwachs,

verseift mit 1,4% NaOH oder 1,9% Soda.

In der Papierfabrik wird der Faserstoff bzw. werden die t-'asorstoffkomponenton zunächst auf die übliche Weise bereitet und gegebenenfalls gemahlen.

a) Bei der Herstellung holzfreier Papiere wird der Zellstoff bzw. das Zollstoffgemisch in der Mischbütte vorgelegt. Der Eintrag kann z.B. aus 100% Fichtensulfitzellstoff oder Kiefornsulfatzellstoff oder aus Gemischon cliosor Langfasorzellstoffo mit Kurzfaserzellstoffon (Laubholzzellstoffe, Stroh- oder Schüfzollstoff) bestohen.

Anschließend erfolgt die Füllstoffzugabe.

Dabei können 100% Calciumcarbonat zum Einsatz kommen. Es ist aber auch oino Abmischung mit Kaolin möglich.

Nimmt man einen Glühverlust von 40% und eine Retention von 60% an, so müssen z. B. auf 100kg Zollstoff etwa 20kg Calciumcarbonat eingetragen werden, wenn ein Füllstoffgohalt von etwa 12% (Aschegehalt von etwa 7 % bei 900°C Veraschungstemperaturen) orroicht werden soll.

Die Leimungsmittelzugabe ei folgt nach der Füllstoffdosierung ebenfalls in der Mischbütto. Die unversta'rkte Mischclispersion kann dabei unverdünnt zugegeben werdon.

Die Zugabemengo beträgt (umgerechnet auf Leimfeststoff) etwa 1,5...2kg pro 100kg Zellstoff.

Bei alleinigem Einsatz von Calciumcarbonat stellt sich dann ein pH-Wert von 6,8 ein. Ist das nicht der Fall bzw. kommt ein Füllstoffgemisch zum Einsatz, so ist durcu Zugabo von Natronlauge oder Natriumaluminat ein pH Wert von 6,8.„7,0 einzustellen.

Die Leimungsmittelfa'llung und Fixierung erfolgt erst unmittelbar vor der Stoffverdünnung durch dio Zugabe von Aluminiumsulfat mittels Dosierpumpe.

Die Zugabomengo an Aluminiumsulfat beträgt etwa 1... 2 kg/100 kg Zellstoff.

Für eine generelle Verbesserung der Retention und damit eine Entlastung dos Kreislaufs ist der Einsatz von organischen kationischen Retentionsmitteln von entscheidender Bedeutung (z.B. von 0,04.„0,08% Polyethylonimin).

b) Bei der Herstellung holzhaltiger Papiere wird das moist aus 60-70% Holzschliff und 30.„40% gemahlenem Zellstoff bestehende Stoffgomisch ebenfalls in der Mischbütte vorgelegt.

Anschließend erfolgen die Füllstoff- und die l.aimungsmitteldosierung nach dem gleichen Prinzip wie bei dor Herstellung holzfreier Papiere.

Dasselbe gilt auch für die Dosierung von Aluminiumsulfat.

Für eine ausreichende Leimung müssen etwas größere Leimungsmittel· und Aluminiumsulfatmengon als bei holzfreien Papieren eingesetzt werden (etwa 1,7...2,5kg atro Leim und 1,5 „2,5 kg Aluminiumsulfat sowie 0,04... 0,08 kg atro Polyethylonimin auf 100kg Faserstoffe).

Beispiel 2

Als Beispiel für eine verstärkte Mischdispersion eignot sich eine etwa 35%ige wäßrige, hochfroiharzhaltigo Dispersion, hergestellt aus

45% verstärktem Tallharz, 36% unverstärktem Kolophonium, 13% Paraffin, 6% Montanwachs,

verseift mit 1,2% NaOH bzw. 1,6% Soda.

Die Stoffbereitung in der Papierfabrik erfolgt bei holzfrei''. ι sowie bei holzhaltigen Papieren analog Beispiel 1 a bzw. 1 b. Dasselbe gilt für die Füllstoffe sowie für die Eintragsfolie der Hilfsstoffo.

Die Leimungsmitteldosierung kann ebenfalls analog Beispiel 1 vorgenommen werden. Vorteilhafter ist jedoch eine kontinuierliche Leimungsmitteldosierung, die aber noch zum Dickstoff und vor der Aluminiumsulfatzugabo erfolgen muß. Dabei muß das Leimungsmittel ausreichend mit dem Faserstoff vermischt sein, bevor das Aluminiumsulfat hinzukommt.

Die Leimungsmitteleinsatzmengen liegen etwa 15% unter den Zugabemengen für unverstärkte Dispersionen.

Auch hier ist der Einsatz von organischen kationischen Rotentionsmitteln zur Retentionsverbesserung und Kreislaufentlastung ebenso von Bedeutung wie für das Beispiel 1.

Claims (5)

1. Vorfahren zur Leimung von Papier, Karton und Pappe in einem pH-Wert-Bereich von 6,5-7,2, dadurch gekennzeichnet, daß einer füllstoffhaltigen Papierstoffsusponsion eine Mischdispersion aus Wachs, Paraffin sowie Kolophonium und/oder Tallharz zugesetzt und diese durch Zugabe, von Aluminiumsulfat und einem organischen Flockungsmittel vor der Blattbildung gefällt und fixiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Wachs u.a. ander Trockensubstanz der Mischdispersion 10 bis 40% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Mischdispersion die verwendete Alkalimenge minimiert wird und weniger als 1,8% NaOH bzw. äquivalente Mengen Soda o.a. bezogen auf das Harz-Wachs-Gemisch eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl mechanisch als auch chemisch aufgeschlossene Faserstoffe auf Basis Holz und Einjahrespflanzen einschließlich dementsprechender Sekundärfaserstoff Verwendung finden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ausschließlich oder anteilig Calciumcarbonate verwendet werden.