DE102009036344A1

DE102009036344A1 - Leimungsmittel für Papier

Info

Publication number: DE102009036344A1
Application number: DE102009036344A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Dr. Kramer; Josef Bung
Original assignee: BK Giulini GmbH
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN102549216B; WO2011015280A1; CN102549216A; IN2012DN00365A; EP2462282A1; BR112012002516A2; US20120171384A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leimflotte zur Oberflächenleimung von Papier, enthaltend einen anionischen optischen Aufheller und eine Mischung aus einer kationischen Polymerdispersion und einer kationischen oder amphoteren Alkylketendimer-Dispersion oder -Emulsion als Leimungsmittel, sowie deren Verwendung zur Oberflächenleimung von Papier und das Leimungsverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenleimung von Papier, Karton und Pappe.
Papier ist ein cellulosehaltiger Faserverbund mit einem typischen polaren, stark hydrophilen Charakter, d. h. es ist durch wässrige Systeme leicht benetzbar und quellbar. Das hat beim Beschreiben und Bedrucken sowie bei der Papierverarbeitung ein zu starkes und unkontrolliertes Eindringen von Wasser und anderen Flüssigkeiten (z. B. Tinte, Druckfarben) in das Faservlies zur Folge. Die sich daraus ergebenden Probleme sind u. a. eine Schwächung der internen Faserbindungskraft, Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, Verringerung der Dimensionsstabilität und eine sehr schlechte Beschreib- und Bedruckbarkeit.
Zur Steuerung des Benetzungs- und Penetrationsverhaltens werden sogenannte Leimungsmittel eingesetzt, die durch partielle Hydrophobierung dem oben geschilderten Verhalten entgegen wirken. Diese Hilfsmittel können sowohl dem wässrigen Cellulosebrei zugesetzt werden (Masseleimung) als auch durch eine Oberflächenbehandlung der bereits gebildeten Papierbahn mittels eines entsprechenden Auftragsaggregates wie Leimpresse, Filmpresse, Coater usw. (Oberflächenleimung) aufgebracht werden. Bei bestimmten Papiersorten werden beide Verfahren kombiniert angewendet.
Bei der Oberflächenleimung wird mit dem Auftragsaggregat üblicherweise eine wässrige Leimflottenpräparation appliziert, die aus einer (abgebauten) Stärke und einem Oberflächenleimungsmittel besteht und daneben weitere Zusatzstoffe wie z. B. Polyvinylalkohol, Farbstoffe, Pigmente, Salze und optische Aufheller enthalten kann. Als gebräuchliche Stärketypen kommen z. B. Kartoffelstärke, Maisstärke, Weizenstärke oder Tapiokastärke in Frage, die mittels dem Papiermacher bekannten Methoden vor deren Verwendung vorbehandelt sein können. Dazu zählen oxidative, thermochemische oder enzymatische Abbaumethoden, mittels derer vorrangig das Molekulargewicht und damit die Viskosität reguliert wird. Die Stärken können auch chemisch modifiziert sein, z. B. durch Kationisierung oder Alkylierung.
Als Oberflächenleimungsmittel werden nach dem Stand der Technik überwiegend Polymere eingesetzt, die sowohl in Lösung als auch in dispergierter Form vorliegen können (Emulsionspolymere). Gebräuchlich sind z. B. modifizierte Copolymere von Styrol und Maleinsäureanhydrid, Copolymere von Methacrylat- und Acrylatmonomeren, Copolymere des Styrols mit Acrylat/Methacrylatmonomeren, Polyurethandispersionen oder Copolymere und Pfropfpolymerisate des Acrylnitrils. Allen diesen Leimungsmitteln ist zu Eigen, dass sie einen hydrophilen und einen hydrophoben Molekülabschnitt enthalten, wobei durch den hydrophilen Teil auch die Ladung des Polymeren definiert wird. Es ist möglich, anionische, amphotere, kationische und prinzipiell auch nichtionogene Polymere einzusetzen. Beispielhaft seien die EP 406 461 , EP 357 866 , EP 735 065 , EP 701 019 und EP 320 609 genannt.
Für jede Art des Oberflächenleimungsmittels gibt es erfahrungsgemäß bevorzugte Anwendungsgebiete, wobei es erhebliche Unterschiede in der Wirksamkeit einzelner Produkte, angewendet bei unterschiedlichen Papiersorten gibt. Auch die Notwendigkeit der Mitverwendung weiterer Hilfsmittel kann die Produktauswahl einschränken. Die wichtigsten Papiersorten, bei deren Herstellung Oberflächenleimungsmittel eingesetzt werden können, sind Verpackungspapiere und -kartons sowie grafische Papiere.
Typische Verpackungspapiere sind z. B. Kraftliner, Testliner und Wellenstoff oder Fluting, die zur Herstellung von Wellpappenverpackungen benötigt werden (Wellpappen Rohpapiere). Als Rohstoffe zur Produktion werden Frischfasern (ungebleichter Sulfatzellstoff) und bevorzugt Altpapier eingesetzt. Die Papiere und Kartons können grau, braun oder aber mit einer hellen Deckschicht versehen sein (weiß gedeckter Liner). Als weitere Verpackungspapiere sind mannigfache andere Papier- und Kartonsorten für eine Vielzahl von Anwendungszwecken im Gebrauch, wie z. B. Schuhkartons, Zigarettenschachteln, Konfektschachteln, Frucht- und Obsttragen, Tiefkühlverpackungen, Getränkekartons, Fast Food Tabletts, um nur einige wenige zu nennen. Die Rohstoffe zur Herstellung dieser Papiere sind sortenabhängig ebenfalls Frischfasern und Altpapier. Auch diese Kartons können grau oder weiß sein, sind oftmals einseitig oder zweiseitig beschichtet und die Oberfläche ist meistens für Druckzwecke präpariert.
Grafisches Papier ist die allgemeine Bezeichnung für Papiersorten, die zum Beschreiben, Bemalen und Bedrucken verwendet werden. Typische Beispiele sind Kopierpapier, Offsetpapier, Schulhefte, Schreibblocks, Kalender, Postkarten, Aquarellpapier, Zeitungen, Magazinpapier, Werbebeilagen, Kataloge, Buchdruckpapier u. v. m. Als Rohstoffe verwendet man für diese Holzstoff, thermomechanischen Zellstoff, wieder aufgearbeitetes Altpapier und andere. Zu einem sehr großen Teil wird gebleichter Zellstoff eingesetzt. Die Papiere und Kartons können ein- oder beidseitig beschichtet sein, und sind überwiegend weiß, können aber auch z. B. grau oder farbig sein. Der weiße Untergrund wird bevorzugt, um das gesamte Erscheinungsbild und den Druck- und Bildkontrast zu verbessern.
Die „Weiße” wird meistens unterstützt und auch subjektiv erhöht durch die Verwendung von sogenannten „optischen Aufhellern”. Hierbei handelt es sich in der Regel um Di-, Tetra- oder Hexasulfonsäurederivate des Stilbens. Diese kommen überwiegend in der Oberfläche aber auch im Nassbereich zur Anwendung. Diese Aufheller tragen alle eine extrem hohe anionische Ladung, die durch die Sulfonatgruppen am Molekül verursacht wird.
Es stehen im Handel zwar auch kationische optische Aufheller zur Verfügung, jedoch sind diese um ein Vielfaches teurer und daher für die meisten Anwendungen unwirtschaftlich.
Es gibt grundsätzlich eine Unverträglichkeit oder aber zumindest negative gegenseitige Beeinflussung von anionischen und kationischen chemischen Verbindungen. Die Kombination der Produkte führt zur Koazervatbildung, erzeugt schädliche Präzipitate oder die Bestandteile stören bzw. eliminieren gegenseitig ihre Wirksamkeit. Daher können nach dem Stand der Technik für die Oberflächenleimung in Kombination mit anionischen, optischen Aufhellern ausschließlich anionische, amphotere oder schwach kationische Leimungsmittel eingesetzt werden. Diese sind allesamt deutlich weniger effektiv als stärker kationische Leimungsmittel.
Die Lösung für die aufgezeigten Probleme wird durch die vorliegende Erfindung erzielt, indem die Oberflächenleimung von Papier mittels einer speziellen Produktkombination erfolgt, die überraschender Weise erstmals die Verwendung eines kationischen Leimungsmittels bei der Herstellung von z. B. Schreib- und Druckpapieren in Gegenwart von anionischen, optischen Aufhellern erlaubt, unter Beibehaltung der von kationischen Leimungsmitteln bekannten deutlich höheren Effizienz und ohne sichtbare Beeinträchtigung der Aufhellerwirkung. Dies gelang völlig unerwartet durch die Kombination von kationischen Polymerdispersionen mit kationischen oder amphoteren Alkylketendimer (AKD) Dispersionen als Oberflächenleimungsmittel.
Als kationische Polymerdispersionen kommen erfindungsgemäß die zur Oberflächenleimung bekannten, kationische Polymerdispersionen in Betracht. Die Polymere sind vorzugsweise Emulsionspolymere. Bevorzugte Monomere sind ethylenisch ungesättigte Verbindungen, z. B. Styrol und stickstoffhaltige Acrylat- oder Methacrylatmonomere, z. B. aminalkylierte Acryl- und/oder Methacrylamide. Vorzugsweise handelt es sich um Styrol-Acrylat-Copolymerdispersionen. Als Acrylat werden vorzugsweise Acrylsäureester wie Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylacrylate eingesetzt, besonders bevorzugt Butyl-, speziell tert.-Butylacrylat. Weiterhin enthält das Copolymer kationisierte Acrylamid- oder Methacrylamidgruppen, insbesondere Di-alkylaminoalkyl(meth)acrylamidgruppen. Bei den Alkylaminogruppen handelt es sich vorzugsweise um Methylgruppen. Der Feststoffgehalt liegt typischerweise bei 25 bis 35%. Besonders geeignet sind z. B. die kommerziell erhältlichen Produkte Perglutin^® K 600 und insbesondere Perglutin^® K 532 der Firma BK Giulini GmbH.
Erfindungsgemäß sind die üblichen Alkylketendimer Dispersionen und Emulsionen geeignet. Diese besitzen einen Lactonring mit langkettigen Alkylresten, bevorzugt aus Fettsäuren bzw. Fettsäurederivaten. Die auf dem Markt erhältlichen AKD-Dispersionen unterscheiden sich in erster Linie durch die bei der Herstellung verwendeten Fettsäuren und damit durch unterschiedliche Schmelzpunkte sowie differenzierte Kettenlängen und Verzweigungen der Alkylgruppen. Weit verbreitet ist eine Mischung von C16/C18 Alkylketendimeren mit einem Erstarrungspunkt um ca. 40–50°C. Bei höheren Temperaturen schmelzendes AKD wird auf Basis von höheren Fettsäuren, wie Stearinsäure (C18) oder Behensäure (C22), hergestellt und kommt bei Spezialpapieren oder bei höheren Stofftemperaturen zum Einsatz. Der Schmelzpunkt von C18-AKD liegt im Bereich 55–60°C, der von C22-AKD bei ca. 58–65°C. Flüssiges AKD wird auf Basis von Ölsäure oder Isostearinsäure hergestellt. Es hat den Vorteil, keine wachsartigen Ablagerungen zu erzeugen und eine geringere Rutschigkeit an der Papieroberfläche zu bewirken, da keine Migration von kristallinen Hydrolyseprodukten stattfindet. Der Nachteil von Flüssig-AKD ist eine verminderte Leimungseffizienz gegenüber Produkten mit linearen Alkylgruppen. Der Feststoffgehalt liegt typischerweise bei 10 bis 25%. Die Dispersion bzw. Emulsion kann auch in an sich bekannter Weise weitere Additive enthalten, z. B. Dispergiermittel und/oder Stabilisatoren. Bevorzugt sind kationische oder amphotere Dispergiermittel, wie z. B. kationische Stärke, Polyamidoaminharze, Polydiallyldimethylammoniumchlorid. Als Stabilisator kommt insbesondere Stärke in Betracht.
Alkylketendimer Dispersionen werden seit langem bei der Papierherstellung als Masseleimungsmittel eingesetzt. Sie kommen auch bereits in der Oberflächenleimung zur Anwendung und werden dort kombiniert mit amphoteren oder schwach kationischen Polymeren. Viele Versuche, sie in der Oberfläche in reiner Form einzusetzen, scheiterten, zumeist wegen schwer zu steuernder Leimung, langer Reifezeit zum Erreichen der Endleimung, hoher Rutschigkeit des Papiers, Ablagerungen infolge Hydrolyse u. a. Problemen. Überraschend können diese negativen Eigenschaften der AKD bei der erfindungsgemäßen Anwendung deutlich reduziert werden, so dass deren unterstützende Leimungswirkung zusätzlich genutzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird aus der kationischen Polymerdispersion und der AKD-Dispersion eine Mischung hergestellt. Vorteilhafterweise ist in der Mischung auch die Lagerstabilität des AKD deutlich erhöht. Diese war üblicherweise auf 4 bis 10 Wochen begrenzt und verbessert sich auf 8 bis 14 Wochen. Das Mischungsverhältnis kationische Polymerdispersion zu AKD-Dispersion beträgt, bezogen auf das Gewicht, vorzugsweise von 90:10 bis 50:50, besonders bevorzugt von 85:15 bis 70:30 und insbesondere etwa 80:20.
Diese Mischung wird verdünnt oder unverdünnt der Leimflotte, welche den anionischen, optischen Aufheller enthält, als Leimungsmittel zugesetzt. Die Mischung kann auch unmittelbar vor der Dosierung in das Auftragsaggregat hergestellt werden. Eine getrennte Zugabe beider Produkte in die Leimflotte kann ebenso erfolgen, jedoch ist in diesem Falle der gewünschte Effekt meist deutlich geringer.
Die erfindungsgemäße Leimflotte enthält neben dem Oberflächenleimungsmittel noch Stärke und einen anionischen, optischen Aufheller und kann weitere an sich bekannte Additive umfassen. Zu nennen wären hier insbesondere Polyvinylalkohol, Elektrolyte, Farbstoffe und Pigmente. Die Stärke und ggfs. die weiteren Additive werden ebenso wie der Aufheller in den an sich bekannten Konzentrationen eingesetzt. Zu bemerken ist, dass der Aufheller auch in sehr hohen Konzentrationen die Leimungswirkung des erfindungsgemäßen Oberflächenleimungsmittels nicht wesentlich beeinträchtigt.
Als anionischer optische Aufheller sind insbesondere Sulfonsäuregruppen tragende Derivate des Stilben geeignet. Bevorzugt werde Di-, Tetra- oder Hexasulfonierte Stilbenderivate, ganz besonders bevorzugt sind Di-, Tetra- oder Hexasulfonierte Diaminostilbene, wie z. B. 4,4'-Diamino-2,2'-stilbendisulfonsäure.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenleimung zeichnet sich durch den Einsatz eines anionischen, optischen Aufhellers zusammen mit einer kationischen Polymerdispersion als Leimungsmittel aus, welche durch die Mischung der Polymerdispersion mit der Alkylketendimer-Dispersion bzw. -Emulsion möglich ist. Die Oberflächenleimung erfolgt ansonsten in an sich bekannter Weise. So kann die Leimflotte durch Aufsprühen oder mittels der an sich bekannten Auftragsaggregate, wie z. B. Leimpresse, Filmpresse, Speedsizer, sowie online oder offline mit einem Streichaggregat erfolgen.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele erläutert werden, ohne jedoch auf die speziell beschriebenen Ausführungsformen beschränkt zu sein. Soweit nichts anderes angegeben ist oder sich aus dem Zusammenhang zwingend anders ergibt, beziehen sich Prozentangaben auf das Gewicht, im Zweifel auf das Gesamtgewicht der Mischung. Die Erfindung bezieht sich auch auf sämtliche Kombinationen von bevorzugten Ausgestaltungen, soweit diese sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Angaben ”etwa” oder ”ca.” in Verbindung mit einer Zahlenangabe bedeuten, dass zumindest um 10% höhere oder niedrigere Werte oder um 5% höhere oder niedrigere Werte und in jedem Fall um 1% höhere oder niedrigere Werte eingeschlossen sind.
Beispiel 1
Eine kationische Polymerdispersion, Handelsname Perglutin K 532, wurde mit einer kationischen Alkylketendimer Emulsion in verschiedenen Anteilen zu einem Oberflächenleimungsmittel vermischt. Folgende Mischungsverhältnisse kationische Polymerdispersion:AKD wurden eingestellt:
a) 95:5, b) 90:10, c) 80:20 und d) 70:30.
Ein ungeleimtes Rohpapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m², hergestellt aus 100% Eukalyptussulfat-Zellstoff und 15% präzipitiertem Calciumcarbonat (PCC) wurde in einer Laborleimpresse der Firma Einlehner (Prüfmaschinenbau Augsburg) mit einer Stärkeleimflotte bei 32 m/min. und 3 bar Anpressdruck imprägniert. Die Leimflotte enthielt jeweils 7,5% einer enzymatisch abgebauten Maisstärke und hatte eine Viskosität von 33 mPas bei 60°C. Der pH-Wert der Stärkeflotte ohne Leimungsmittelzusatz betrug 6,6. Als optischer Aufheller wurden handelsübliche Produkte, und zwar eines aus der Gruppe tetrasulfonierte und eines aus der Gruppe hexasulfonierte Diaminostilbenderivate in einer sehr hohen Konzentration von 25 g/l eingesetzt. Als Leimungsmittel wurden die kationische Polymerdispersion in reiner Form sowie die Mischungen mit AKD a) bis d) in einer Konzentration von jeweils 7 g/l in der Leimflotte verwendet. Das Papier wurde nach der Modifizierung mit der Leimflotte 2 min bei 100°C in einem Walzentrockner getrocknet und anschließend noch 10 min. bei 105°C nachbehandelt.
Danach wurden der Cobb-Wert, die Nassaufnahme und der Weißgrad bestimmt. Der Cobb-Wert ist ein Maß für die Wasseraufnahme eines Papiers. Je niedriger der Wert, umso besser ist die Leimung. Die Bestimmung des Cobb-Wertes erfolgt nach DIN 20535 (DIN EN 20535). Der Weißgrad wurde mit einem Elrepho 2000 der Fa. Datacolor nach der Norm DIN 53145/2 bestimmt. Die Berechnung der Nassaufnahme NA in [%] erfolgte aus Feuchtgewicht (m_f) und Trockengewicht (m_lutro) des jeweiligen Papiers entsprechend der Formel NA = (m_f – m_lutro)/m_lutro·100 mit

NA: = Nassaufnahme [%]
mf: = Feuchtgewicht des Musters nach dem Flottendurchgang [g]
mlutro: = Trockengewicht des Musters vor dem Flottendurchgang [g].

Die gemessenen Cobb-Werte und Weißgrade sind in Tabellen 1 und 2 zusammengefasst: Tabelle 1

Aufheller Neucoblanc PSP = Hexasulfo-Typ	Cobb_{60'' nachgereift} 10 min/105°C [g/m²]	ISO-Weißgrad D65/10° R₄₅₇₊ [%]
nur Aufheller	153	98,8
Perglutin K 532 ohne AKD ohne Aufheller	73	79,2
Perglutin K 532 ohne AKD mit Aufheller	131	98,9
Mischung a) ohne Aufheller	75	80,7
Mischung a) mit Aufheller	126	99,0
Mischung b) ohne Aufheller	63	80,4
Mischung b) mit Aufheller	86	99,0
Mischung c) ohne Aufheller	47	80,3
Mischung c) mit Aufheller	51	98,8
Mischung d) ohne Aufheller	28	80,2
Mischung d) mit Aufheller	41	98,6

Tabelle 2

Aufheller Neucoblanc PC 110 S = Tetrasulfo-Typ	Cobb_{60'' nachgereift} 10 min/105°C [g/m²]	ISO-Weißgrad D65/10° R₄₅₇₊ [%]
nur Aufheller	149	100,3
Perglutin K 532 ohne AKD ohne Aufheller	73	80,1
Perglutin K 532 ohne AKD mit Aufheller	128	98,9
Mischung a) ohne Aufheller	81	80,1
Mischung a) mit Aufheller	124	99,9
Mischung b) ohne Aufheller	69	80,3
Mischung b) mit Aufheller	84	100,5
Mischung c) ohne Aufheller	52	80,3
Mischung c) mit Aufheller	53	100,1
Mischung d) ohne Aufheller	29	80,6
Mischung d) mit Aufheller	38	98,8

Aus den Tabellen ist zu ersehen, dass der negative Einfluss des anionischen Aufhellers auf die Leimungswirkung der kationischen Polymerdispersion bereits bei einem Zusatz von 10% der AKD Dispersion deutlich abnimmt. Ein Verlust an Weißgrad tritt nicht auf.
Beispiel 2
Eine kationische Polymerdispersion, Handelsname Perglutin K 532, wurde mit einer kationischen Alkylketendimer Emulsion im Verhältnis 80:20 durch Einrühren vermischt. Diese erfindungsgemäße Mischung wurde mit der kationischen Polymerdispersion Perglutin K 532, der anionischen Polymerdispersion Perglutin A 288 und der kationischen, promotorfreien Alkylketendimer Emulsion verglichen. Dazu wurde ein ungeleimtes Rohpapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m², hergestellt aus 100% Eukalyptussulfat-Zellstoff und 15% präzipitiertem Calciumcarbonat (PCC) in einer Laborleimpresse der Firma Einlehner (Prüfmaschinenbau Augsburg) mit einer Stärkeleimflotte bei 32 m/min. und 3 bar Anpressdruck imprägniert. Die Leimflotte enthielt 7,5% einer enzymatisch abgebauten Maisstärke und hatte eine Viskosität von 34 mPas bei 60°C. Der pH-Wert der Starkeflotte ohne Leimungsmittelzusatz betrug 6,9. Als optischer Aufheller wurde ein handelsübliches Produkt aus der Gruppe der tetrasulfonierten Diaminostilbenderivate in einer sehr hohen Konzentration von 25 g/l eingesetzt.
Als Leimungsmittel wurden die genannten Produkte in einer Konzentration von jeweils 7 g/l in der Leimflotte verwendet. Die kationische Alkylketendimer Emulsion wurde jedoch in einer Konzentration von 1,4 g/l der Leimflotte zugesetzt. Die Nassaufnahme betrug bei allen Papieren 47%. Das Papier wurde nach der Modifizierung mit der Leimflotte 2 min bei 100°C in einem Walzentrockner getrocknet und anschließend noch 10 min. bei 105°C nachbehandelt.

Die gemessenen Cobb-Werte und Weißgrade sind in Tabelle 3 zusammengefasst: Tabelle 3

Aufheller Neucoblanc PC 110 S = Tetrasulfo-Typ	Cobb_{60'' nachgereift} 10 min/105°C [g/m²]	ISO-Weißgrad D65/10° R₄₅₇₊ [%]
ohne Aufheller	138	79,4
nur Stärke mit Aufheller	138	100,2
7 g/l Mischung Perglutin K 532 mit AKD im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	27	80,2
7 g/l Mischung Perglutin K 532 mit AKD im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	38	100,2
7 g/l Perglutin K 532 ohne Aufheller	59	79,9
7 g/l Perglutin K 532 mit Aufheller	100	98,8
7 g/l Perglutin A 288 ohne Aufheller	113	80,1
7 g/l Perglutin A 288 mit Aufheller	108	99,1
1,4 g/l AKD ohne Aufheller	81	80,2
1,4 g/l AKD mit Aufheller	97	98,9

Die Ergebnisse zeigen in sehr deutlicher Weise die herausragende Wirkung der erfindungsgemäßen Kombination. Weder das kationische Produkt selbst, noch ein übliches anionisches Leimungsmittel, noch die AKD Dispersion in mengengleicher Konzentration zeigen auch nur annähernd vergleichbar gute Resultate.
Beispiel 3
Eine kationische Polymerdispersion, Handelsname Perglutin K 532, wurde mit einer kationischen Alkylketendimer Emulsion im Verhältnis 80:20 durch Einrühren vermischt. Mit dieser Mischung wurden die kationische Polymerdispersion Perglutin K 532 und die anionische Polymerdispersion Perglutin A 288 verglichen. Ein ungeleimter Rohkarton mit einem Flächengewicht von 150 g/m², hergestellt aus 60% Eukalyptussulfat-Zellstoff, 40% Kiefernsulfatzellstoff und 22% präzipitiertem Calciumcarbonat (PCC) wurde in einer Laborleimpresse der Firma Einlehner (Prüfmaschinenbau Augsburg) mit einer Stärkeleimflotte bei 32 m/min. und 3 bar Anpressdruck imprägniert. Die Leimflotte enthielt 8% einer enzymatisch abgebauten Maisstärke und hatte eine Viskosität von 22 mPas bei 60°C. Der pH-Wert der Stärkeflotte ohne Leimungsmittelzusatz betrug 6,7. Als optischer Aufheller wurde ein handelsübliches Produkt aus der Gruppe der tetrasulfonierten Diaminostilbenderivate in einer Konzentration von 10 g/l eingesetzt. Als Leimungsmittel wurden die genannten Produkte in reiner Form in einer Konzentration von jeweils 12 g/l in der Leimflotte verwendet. Die Nassaufnahme betrug bei allen Papieren 75%. Das Papier wurde nach der Modifizierung mit der Leimflotte 2 min bei 100°C in einem Walzentrockner getrocknet und anschließend noch 10 min bei 105°C nachbehandelt.

Die gemessenen Cobb-Werte und Weißgrade sind in Tabelle 4 zusammengefasst: Tabelle 4

Aufheller Neucoblanc PC 110 S = Tetrasulfo-Typ	Cobb_{60'' nachgereift} 10 min/105°C [g/m²]	ISO-Weißgrad D65/10° R₄₅₇₊ [%]
ohne Aufheller	136	70,3
nur Stärke mit Aufheller	136	86,3
12 g/l Mischung Perglutin K 532 mit AKD im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	18	72,4
12 g/l Mischung Perglutin K 532 mit AKD im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	27	87,1
12 g/l Perglutin K 532 ohne Aufheller	20	72,1
12 g/l Perglutin K 532 mit Aufheller	126	86,4
12 g/l Perglutin A 288 ohne Aufheller	34	72,2
12 g/l Perglutin A 288 mit Aufheller	38	87,6

Die Ergebnisse zeigen in sehr deutlicher Weise die herausragende Wirkung des erfindungsgemäßen Oberflächenleimungsmittels. Weder das kationische Produkt selbst, noch ein übliches anionisches Leimungsmittel in mengengleicher Konzentration zeigen auch nur annähernd vergleichbar gut Resultate.
Beispiel 4
Eine kationische Polymerdispersion, Handelsname Perglutin K 532, wurde mit einer kationischen Alkylketendimer Emulsion im Verhältnis 80:20 durch Einrühren gemischt. Mit dieser Mischung wurden die kationische Polymerdispersion Perglutin K 532, die kationische Polymerdispersion EKA SP CE 28 (Eka Chemicals), die kationische Polymerdispersion Basoplast 270 D (BASF) sowie deren 80:20 Mischungen mit den kationischen Alkylketendimer Emulsionen Basoplast 2030 LC (BASF) und Keydime 28 HS (Eka Chemicals) verglichen. Ein ungeleimtes Rohpapier mit einem Flächengewicht von 100 g/m², hergestellt aus 100% Eukalyptussulfat-Zellstoff und 15% präzipitiertem Calciumcarbonat (PCC) wurde in einer Laborleimpresse der Firma Einlehner (Prüfmaschinenbau Augsburg) mit einer Stärkeleimflotte bei 32 m/min. und 3 bar Anpressdruck imprägniert. Die Leimflotte enthielt 7,5% einer enzymatisch abgebauten Maisstärke und hatte eine Viskosität von 33 mPas bei 60°C. Der pH-Wert der Stärkeflotte ohne Leimungsmittelzusatz betrug 6,8. Als optischer Aufheller wurde ein handelsübliches Produkt aus der Gruppe der hexasulfonierten Diaminostilbenderivate in einer sehr hohen Konzentration von 25 g/l eingesetzt. Als Leimungsmittel wurden die genannten Produkte in einer Konzentration von jeweils 7 g/l in der Leimflotte verwendet. Die Nassaufnahme betrug 60%. Das Papier wurde nach der Modifizierung mit der Leimflotte 2 min bei 100°C in einem Walzentrockner getrocknet und anschließend noch 10 min. bei 105°C nachbehandelt.

Die gemessenen Cobb-Werte und Weißgrade sind in Tabelle 5 zusammengefasst: Tabelle 5

Aufheller Neucoblanc PC PSP = Hexasulfo-Typ	Cobb_{60'' nachgereift} 10 min/105°C [g/m²]	ISO-Weißgrad D65/10° R₄₅₇₊ [%]
nur Stärke mit Aufheller	154	98,3
7 g/l Mischung Perglutin K 532 mit	31	80,3
Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller
7 g/l Mischung Perglutin K 532 mit	36	98,9
Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 mit Aufheller
7 g/l EKA SP CE 28 ohne Aufheller	89	80,2
7 g/l EKA SP CE 28 mit Aufheller	121	98,5
7 g/l EKA SP CE 28 und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	34	80,4
7 g/l EKA SP CE 28 und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	46	98,6
7 g/l Perglutin K 532 ohne Aufheller	81	80,1
7 g/l Perglutin K 532 mit Aufheller	122	98,8
7 g/l Perglutin K 532 und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	32	80,6
7 g/l Perglutin K 532 und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	37	99,0
7 g/l Basoplast 270 D ohne Aufheller	92	80,4
7 g/l Basoplast 270 D mit Aufheller	119	98,9
7 g/l Basoplast 270 D und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	34	80,3
7 g/l Basoplast 270 D und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	52	98,8
7 g/l Basoplast 270 D und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	41	80,4
7 g/l Basoplast 270 D und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	60	99,2
7 g/l Perglutin K 600 ohne Aufheller	76	80,4
7 g/l Perglutin K 600 mit Aufheller	109	98,7
7 g/l Perglutin K 600 und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	37	80,3
7 g/l Perglutin K 600 und Keydime 28 HS im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	45	98,9
7 g/l Perglutin K 600 und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 ohne Aufheller	44	80,0
7 g/l Perglutin K 600 und Basoplast 2030 LC im Verhältnis 80:20 mit Aufheller	60	98,6

Der Vergleich zeigt, dass die erfindungsgemäße Kombination mit AKD bei allen untersuchten Systemen eine wirkungsvolle Leimung in Anwesenheit anionischer Aufheller erlaubt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 406461 [0005]
- EP 357866 [0005]
- EP 735065 [0005]
- EP 701019 [0005]
- EP 320609 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 20535 (DIN EN 20535) [0024]
- Norm DIN 53145/2 [0024]

Claims

Leimflotte zur Oberflächenleimung von Papier enthaltend Stärke und mindestens einen anionischen optischen Aufheller dadurch gekennzeichnet, dass als Leimungsmittel eine Mischung aus mindestens einer kationischen Polymerdispersion und mindestens einer kationischen und/oder amphoteren Alkylketendimer-Dispersion oder -Emulsion enthalten ist.
Leimflotte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsmengenverhältnis kationische Polymerdispersion(en) zu Alkylketendimer-Dispersion(en) oder -Emulsion(en) im Bereich von 90:10 bis 50:50, vorzugsweise von 85:15 bis 70:30 und insbesondere bei etwa 80:20 liegt.
Leimflotte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Polymerdispersion ein Emulsionscopolymer aus hydrophoben ethylenisch ungesättigten Monomeren und kationischen ethylenisch ungesättigten Monomeren enthält.
Leimflotte gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Polymerdispersion eine Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion ist, wobei das Copolymer Di-Methylaminopropyl(meth)acrylamidmonomere enthält.
Leimflotte gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylketendimer-Dispersion oder -Emulsion Dispergiermittel und/oder Stabilisatoren enthält.
Leimflotte gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufheller ein Sulfonsäuregruppen tragendes Stilbenderivat ist.
Leimflotte gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weitere übliche Additive, ausgewählt unter Polyvinylalkohol, Elektrolyten, Farbstoffen und Pigmenten enthält.
Verfahren zur Oberflächenleimung von Papier, dadurch gekennzeichnet, dass die Leimung mit einer Leimflotte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leimflotte durch Aufsprühen oder mittels einer Leimpresse oder Filmpresse oder eines Speedsizers oder online oder offline mittels eines Strichaggregats auf die Papierbahn aufgebracht wird.
Verwendung einer Mischung aus mindestens einer kationischen Polymerdispersion und mindestens einer Alkylketendimer-Dispersion oder – Emulsion als Leimungsmittel zur Oberflächenleimung von Papier, wobei die Leimflotte einen anionischen optischen Aufheller enthält.
Verwendung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsmengenverhältnis kationische Polymerdispersion(en) zu Alkylketendimer-Dispersion(en) oder -Emulsion(en) im Bereich von 90:10 bis 50:50, vorzugsweise von 85:15 bis 70:30 und insbesondere bei etwa 80:20 liegt.
Verwendung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Polymerdispersion ein Emulsionscopolymer aus hydrophoben ethylenisch ungesättigten Monomeren und kationischen ethylenisch ungesättigten Monomeren enthält.
Verwendung gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die kationische Polymerdispersion eine Styrol-Acrylat-Copolymerdispersion ist, wobei das Copolymer (Meth)acrylamidmonomere enthält.
Verwendung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die (Meth)acrylamidmonomere Dialkylamino(alkyl)(meth)acrylamidmonomere, vorzugsweise Dimethylaminopropyl(meth)acrylamidmonomere sind.
Verwendung gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylketendimer-Dispersion oder -Emulsion Dispergiermittel und/oder Stabilisatoren enthält.
Verwendung gemäß mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufheller ein Sulfonsäuregruppen tragendes Stilbenderivat ist.