DE102012012561A1 - Process for producing filled paper and cardboard using coacervates - Google Patents

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Dr. Zorjanovic Jovica
Dr. Sohling Ulrich
Dr. Ruf Friedrich
Moritz Klickermann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe, wobei eine wässrige Fasersuspension hergestellt wird, welche Cellulosefasern sowie zumindest einen Füllstoff enthält und die Fasersuspension mit einem Flockungssystem ausgeflockt wird, welches als Komponenten zumindest eine anorganische Mikrokomponente und ein Koazervat umfasst, welches aus zumindest einem kationischen Polymer und einem anionischen Polymer gebildet ist, und die ausgeflockte Fasersuspension zu einem gefüllten Papier oder einer gefüllten Pappe verarbeitet wird.The invention relates to a process for the production of filled paper or cardboard, wherein an aqueous fiber suspension is produced, which contains cellulose fibers and at least one filler, and the fiber suspension is flocculated with a flocculation system, which comprises at least one inorganic microcomponent and a coacervate, which consists of at least one cationic polymer and one anionic polymer is formed, and the flocculated fiber suspension is processed into a filled paper or a filled cardboard.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe, wobei eine wässrige Fasersuspension hergestellt wird, welche Cellulosefasern sowie zumindest einen Füllstoff enthält, und die Fasersuspension mit einem Flockungssystem ausgeflockt wird.The invention relates to a process for producing filled paper or paperboard, wherein an aqueous fiber suspension is produced, which contains cellulose fibers and at least one filler, and the fiber suspension is flocculated with a flocculation system.

Bei der industriellen Papierherstellung findet die Blattbildung auf Papiermaschinen statt. Dabei wird ein gereinigter und entlüfteter Papierbrei, der zu etwa 99% aus Wasser besteht und etwa 1% Zellstofffasern enthält, im Stoffauflauf zu einem dünnen, möglichst gleichförmigen Strahl geformt. Dieser wird bei Langsiebpapiermaschinen auf ein rotierendes, endloses Sieb gegeben. Innerhalb weniger Sekunden läuft der überwiegende Teil des Wassers ab und es bildet sich eine Papierstruktur aus. Langsiebmaschinen können bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 1200 m/min arbeiten. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Papierbildung durch Luftverwirbelungen gestört. Moderne Papiermaschinen, sogenannte Gap-Former, produzieren mit Geschwindigkeiten von bis zu 2000 m/min bei Arbeitsbreiten von mehr als 10 m. Hierbei wird der Papierbrei direkt in einen Spalt zwischen zwei rotierende Siebe gespritzt. Neben der höheren Laufgeschwindigkeit bieten Gap-Former auch den Vorteil einer deutlich gleichmäßigeren Entwässerung und in der Folge eine verminderte Zweiseitigkeit des Papiers. Am Ende des Siebes wird die weiche Papierbahn auf einen Filz übergeben und gelangt in die Pressenpartie, wo die Papierbahn mittels gegeneinander gepresster Walzen zwischen Filzen entwässert wird. In der Trockenpartie findet schließlich die endgültige Entwässerung statt, wobei die Papierbahn durch eine Anzahl dampfbeheizter Trockenzylinder läuft. Anschließend wird die Papierbahn noch geglättet und aufgerollt. Für hochglatte und scharf satinierte Papiere kann vor dem endgültigen Aufrollen noch ein weiterer Glättungsschritt im Kalander durchgeführt werden.In industrial papermaking, sheet formation takes place on paper machines. Here, a cleaned and deaerated pulp, which consists of about 99% water and contains about 1% pulp fibers, formed in the headbox to a thin, uniform as possible beam. This is given in Langsiebpapiermaschinen on a rotating endless sieve. Within a few seconds most of the water runs off and it forms a paper structure. Fourdrinier machines can work up to a speed of about 1200 m / min. At higher speeds, paper formation is disturbed by air turbulence. Modern paper machines, so-called gap formers, produce at speeds of up to 2000 m / min at working widths of more than 10 m. Here, the pulp is injected directly into a gap between two rotating screens. In addition to the higher running speed, gap formers also offer the advantage of a significantly more even drainage and consequently a reduced two-sidedness of the paper. At the end of the screen, the soft paper web is transferred to a felt and enters the press section, where the paper web is dewatered by means of rollers pressed against each other between felts. Finally, in the dryer section, the final dewatering takes place, with the paper web passing through a number of steam-heated drying cylinders. Then the paper web is smoothed and rolled up. For highly smooth and sharply satined papers, another final smoothing step can be performed in the calender before final rolling up.

Neben Zellstofffasern enthält der Papierbrei bzw. die Fasersuspension noch weitere Bestandteile, welche die Eigenschaften des Papiers bzw. sein Herstellverfahren beeinflussen. So enthält die Fasersuspension meist noch Füllstoffe in einem Anteil von bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Faseranteil. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Kaolin, Talkum, Titandioxid, Stärke und Calciumcarbonat. Kaolin bleibt über einen weiten pH-Bereich chemisch inert und kann deshalb sowohl in sauren als auch in alkalischen Produktionsverfahren verwendet werden. Kaolin war in der Vergangenheit das am meisten verwendete Pigment. Es ist allerdings in den letzten Jahren in zunehmendem Maß durch Calciumcarbonat ersetzt worden. Calciumcarbonat weist im Vergleich zu Kaolin einen höheren Weißgrad auf, was insbesondere bei der Herstellung von Recyclingpapier vorteilhaft ist. Man unterscheidet zwischen gemahlenem Calciumcarbonat (GCC) und gefälltem Calciumcarbonat (PCC). Gemahlenes Calciumcarbonat wird aus CaCO3-haltigen Mineralien hergestellt, wie Kalkstein, Kreide oder Marmor. Zunächst werden in einem Siebeverfahren Schlamm und Verunreinigungen, wie farbige Silikate, Graphit und Pyrit entfernt. Der Rohstoff wird dann weiter zerkleinert und gemahlen, bis die gewünschte Körnung erreicht ist. GCC hat ein großes Helligkeitsspektrum. Wird ein hoher Helligkeitsgrad gefordert, wird meist Marmor als Ausgangsstoff verwendet. GCC hat Kaolin als wichtigstes Füllstoffpigment abgelöst. Gefälltes Calciumcarbonat ist ein synthetisches Industriemineral, das aus gebranntem Kalk oder Kalkstein hergestellt wird. Als synthetisches Produkt kann PCC in seinen Eigenschaften modifiziert werden, um so die Eigenschaften des Papiers zu beeinflussen. So können durch die bei der Herstellung von PCC eingestellten Reaktionsparameter die Körnung, die Kornform, die spezifische Oberfläche und die Oberflächenchemie sowie die Korngrößenverteilung beeinflusst werden. Mit PCC können daher die Eigenschaften des Papiers gesteuert werden, wie dessen Helligkeit oder dessen Lichtdurchlässigkeit oder auch die Dicke der Papierschicht. PCC kann jedoch nicht unbegrenzt als Füllstoff eingesetzt werden, da es die Faserfestigkeit reduziert.In addition to pulp fibers, the pulp or fiber suspension contains further constituents which influence the properties of the paper or its production process. Thus, the fiber suspension usually contains fillers in a proportion of up to 30 wt .-%, based on the fiber content. Suitable fillers are, for example, kaolin, talc, titanium dioxide, starch and calcium carbonate. Kaolin remains chemically inert over a wide pH range and therefore can be used in both acidic and alkaline production processes. Kaolin has been the most widely used pigment in the past. However, it has been increasingly replaced by calcium carbonate in recent years. Calcium carbonate has a higher whiteness compared to kaolin, which is particularly advantageous in the production of recycled paper. A distinction is made between ground calcium carbonate (GCC) and precipitated calcium carbonate (PCC). Ground calcium carbonate is made from CaCO 3 -containing minerals such as limestone, chalk or marble. First, in a screening process, sludge and impurities such as colored silicates, graphite and pyrite are removed. The raw material is then further crushed and ground until the desired grain size is reached. GCC has a large brightness spectrum. If a high degree of brightness is required, mostly marble is used as starting material. GCC has replaced kaolin as the main filler pigment. Precipitated calcium carbonate is a synthetic industrial mineral made from quicklime or limestone. As a synthetic product, PCC can be modified in its properties to affect the properties of the paper. Thus, the reaction parameters set during the production of PCC can influence the grain size, the grain shape, the specific surface area and the surface chemistry as well as the particle size distribution. With PCC, therefore, the properties of the paper can be controlled, such as its brightness or its transparency, or the thickness of the paper layer. However, PCC can not be used indefinitely as a filler because it reduces fiber strength.

Füllstoffe machen durch das Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Fasern das Papier weicher und geschmeidiger und geben ihm eine glatte Oberfläche. Der Masseanteil der Füllstoffe drückt sich in der Aschezahl aus.Fillers soften and soften the paper by filling in the gaps between the fibers, giving it a smooth surface. The mass fraction of the fillers is expressed in the ash number.

Neben Füllstoffen können auch noch Farbstoffe sowie optische Aufheller in der Fasersuspension enthalten sein. Hier werden vor allem synthetische Farbstoffe verwendet. Um das Papier beschreibbar zu machen, werden noch Leimungsstoffe zugegeben. Das Papier wird dadurch weniger saugfähig und weniger hygroskopisch. Die Leimstoffe sind chemisch modifizierte Baumharze in Kombination mit sauren Salzen, wie Kalialaun oder Aluminiumsulfat. Auch Polymere auf Basis von Acrylaten oder Polyurethanen werden eingesetzt.In addition to fillers, dyes and optical brighteners may also be present in the fiber suspension. Here mainly synthetic dyes are used. To make the paper writable, sizing agents are added. This makes the paper less absorbent and less hygroscopic. The sizing agents are chemically modified tree resins in combination with acid salts, such as potassium alum or aluminum sulfate. Polymers based on acrylates or polyurethanes are also used.

Bei der Herstellung der Papierbahn ist wichtig, dass das Wasser der Fasersuspension schnell abfließt, ohne dass dabei wesentliche Anteile an Fasern oder Füllstoffen mit dem Wasser ausgetragen werden und damit verloren gehen. Ferner soll sich eine stabile Papierstruktur ausbilden.In the production of the paper web it is important that the water of the fiber suspension flows off quickly, without substantial amounts of fibers or fillers being discharged with the water and thus being lost. Furthermore, a stable paper structure should be formed.

Zur Prozessoptimierung sowie um spezifische Papiereigenschaften zu erreichen werden im Verlauf der Herstellungskette Additive zur Fasersuspension zudosiert. Eine wichtige Rolle spielen Additive, die zur Erhöhung bzw. Verbesserung der Retention und Drainage bei der Papierherstellung beitragen. Bei der Retention ist die Zielsetzung, so viel wie nur möglich von dem eingesetzten Füllstoff in der Papiermasse zurückzuhalten. Bei der Drainage geht es darum, das Wasser der Suspension während der Blattbildung in der Papiermaschine so schnell wie nur möglich abfließen zu lassen, damit schnell ein trockenes Papierblatt formiert werden kann. Beide Zielsetzungen, eine hohe Retention und eine schnelle Drainage, sind eng miteinander verbunden, wobei die Verbesserung des einen Parameters nicht zu Lasten des anderen gehen darf. For process optimization and to achieve specific paper properties additives are added to the fiber suspension in the course of the production chain. An important role is played by additives that contribute to increasing or improving the retention and drainage of papermaking. In retention, the objective is to retain as much of the filler as possible in the pulp. Drainage involves draining the suspension water as quickly as possible during sheet formation in the paper machine so that a dry sheet of paper can be formed quickly. Both objectives, high retention and rapid drainage, are closely related, and the improvement of one parameter should not be at the expense of the other.

Die Blattbildung ist ein sehr schnell verlaufender Filtrationsprozess. Geht man von einer reinen Fasersuspension aus, in der keine besonderen Wechselwirkungen zwischen den Fasern auftreten, bildet sich bei der Filtration durch die turbulente Strömung eine ungeordnete Vliesstruktur aus. Das Vlies weist dabei ungeordnete Schwankungen beispielsweise in der Papierdicke oder dem Flächengewicht auf. Enthält die Fasersuspension Füllstoffe, werden diese bei der Filtration vom Sieb nicht zurückgehalten und daher mit dem abfließenden Wasser zum überwiegenden Teil ausgewaschen. Das Blatt würde bei einer solchen Prozessführung dann keinen oder nur geringe Mengen Füllstoff enthalten. Der Fasersuspension werden daher chemische Additive zugesetzt, die sowohl mit den Fasern als auch mit den Füllstoffpartikeln wechselwirken können. Durch diese Wechselwirkungen kommt es bereits vor der Filtration zur Ausbildung größerer Aggregate aus Fasern und Füllstoffpartikeln. Die Fasersuspension flockt unter Ausbildung größerer Flocken aus, in denen Fasern und Füllstoffpartikel gebunden sind. Durch das chemische Additiv, meist ein geladenes Polymer, enthalten die Flocken selbst eine Ladung. Diese Flocken weisen allerdings eine geringe mechanische Festigkeit auf, sodass sie unter Einwirkung von Scherkräften leicht zerteilt werden können.Foliation is a very fast filtration process. Assuming a pure fiber suspension in which no special interactions between the fibers occur, formed during the filtration by the turbulent flow of a disordered nonwoven structure. The nonwoven here has disordered fluctuations, for example, in the paper thickness or basis weight. Contains the fiber suspension fillers, they are not retained during filtration of the sieve and therefore washed out with the outflowing water for the most part. The sheet would then contain no or only small amounts of filler in such a process management. The fiber suspension is therefore added with chemical additives which can interact with both the fibers and the filler particles. These interactions lead to the formation of larger aggregates of fibers and filler particles before filtration. The fiber suspension flocculates to form larger flocs in which fibers and filler particles are bound. Due to the chemical additive, usually a charged polymer, the flakes themselves contain a charge. However, these flakes have a low mechanical strength, so that they can be easily cut by the action of shearing forces.

In den letzten Jahrzehnten wurden viele Retentions- und Drainagesysteme entwickelt. Ziel ist dabei, Retention und Drainage unabhängig voneinander optimieren zu können. Man unterscheidet zwischen Zweikomponenten und Mehrkomponenten Retentions- und -Drainagesystemen.Many retention and drainage systems have been developed in recent decades. The aim is to optimize retention and drainage independently of each other. One differentiates between two-component and multi-component retention and drainage systems.

Bei den dualen Retentions- und Drainagesystemen wird zur Fasersuspension zunächst ein hochmolekulares kationisches Polymer zugegeben, um die Fasern in Form von Flocken aus der Fasersuspension auszufällen. Nach einem eventuell sich anschließenden Schritt, in welchem die ausgeflockte Suspension beispielsweise durch Rühren Scherkräften ausgesetzt wird, um Mikroflocken herzustellen, wird ein Bentonit zugegeben, welcher eine Verbindung der Flocken und nach dem Abtrennen des Wassers die Ausbildung einer stabilen Papierstruktur bewirkt. Dabei ist gewünscht, dass der Bentonit in möglichst stark delaminierter Form vorliegt, sodass eine hohe Anzahl von Partikeln zum Verbinden der Flocken zur Verfügung steht. Die Mischung wird dann auf ein Sieb gegeben, sodass das Wasser ablaufen und sich eine stabile Papierschicht ausbilden kann. Duale Retentions- und Drainagesysteme werden häufig auch als Mikropartikelsysteme bezeichnet und können beispielsweise auch eine Kombination aus einem oder mehreren kationischen Polymeren und anionisch geladenen Mikropartikeln, wie beispielsweise anionisch geladenen organischen Komponenten, Silicapartikeln oder quellfähigen Tonmaterialien umfassen. Ein handelsübliches, am Markt erhältliches duales Retentions- und Drainagesystem ist beispielsweise das Hydrocol® System.In dual retention and drainage systems, a high molecular weight cationic polymer is added to the fiber suspension to precipitate the fibers in the form of flocs from the fiber suspension. After a possibly subsequent step, in which the flocculated suspension is subjected to shear forces, for example by stirring, to produce microflakes, a bentonite is added, which causes a combination of the flakes and, after separation of the water, the formation of a stable paper structure. It is desired that the bentonite is present in the strongest possible delaminated form, so that a high number of particles is available for connecting the flakes. The mixture is then placed on a sieve so that the water can run off and form a stable paper layer. Dual retention and drainage systems are often referred to as microparticle systems, and may also include, for example, a combination of one or more cationic polymers and anionically charged microparticles, such as anionically charged organic components, silica particles, or swellable clay materials. A commercial, available on the market dual retention and drainage system is for example the Hydrocol ® system.

Ein duales Retentions- und Drainagesystem wird beispielsweise in der EP 0 235 893 B2 beschrieben. Dabei wird eine wässrige Cellulosesuspension zunächst mit einem im Wesentlichen linearen synthetischen kationischen Polymer mit einem Molekülgewicht von über 500.000 g/mol ausgeflockt. Das kationische Polymer wird in einer Menge von wenigstens 0,03 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht der Suspension zugegeben. Die durch Zugabe des Polymers gebildeten Flocken werden durch Scheren unter Ausbildung von Mikroflocken aufgebrochen, die einem weiteren Abbau durch Scheren widerstehen und ausreichend kationische Ladung tragen, sodass sie mit Bentonit, welcher der Suspension nach dem Scheren zugegeben wird, in Wechselwirkung treten können. Die erneut ausgeflockte Suspension wird dann zu einer Papierbahn verarbeitet. Als kationisches Polymer können beispielsweise Polyethylenimin, Polyaminoepichlorhydrinprodukte, Polymere von Diallyldimethylammoniumchlorid und Polymere von Acrylmonomeren, die ein kationisches Acrylmonomer umfassen, verwendet werden. Der Bentonit wird bevorzugt in delaminierter Form zugegeben. Er wird bevorzugt als hydratisierte Suspension eingesetzt, die durch Dispergieren von pulverförmigem Bentonit in Wasser erhalten worden ist. Der Bentonit wird in einer Menge von 0,03 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Suspension, zugesetzt. Die Cellulosefasersuspension kann auch einen Füllstoff enthalten, wie beispielsweise Calciumcarbonat.A dual retention and drainage system, for example, in the EP 0 235 893 B2 described. An aqueous cellulosic suspension is first flocculated with a substantially linear synthetic cationic polymer having a molecular weight of more than 500,000 g / mol. The cationic polymer is added in an amount of at least 0.03% by weight based on the dry weight of the suspension. The flakes formed by the addition of the polymer are broken by shearing to form microflakes which resist further degradation by shearing and carry sufficient cationic charge to interact with bentonite added to the suspension after shearing. The re-flocculated suspension is then processed into a paper web. As the cationic polymer, for example, polyethyleneimine, polyaminoepichlorohydrin products, polymers of diallyldimethylammonium chloride and polymers of acrylic monomers comprising a cationic acrylic monomer can be used. The bentonite is preferably added in delaminated form. It is preferably used as a hydrated suspension obtained by dispersing powdered bentonite in water. The bentonite is added in an amount of 0.03 to 0.5 wt .-%, based on the dry weight of the suspension. The cellulose fiber suspension may also contain a filler, such as calcium carbonate.

Mehrkomponentensysteme beinhalten neben einem hochmolekularen kationischen Polymer und einem anionischen Mikropartikel, wie einem Schichtsilicat oder Silicapartikel noch ein hoch vernetztes organisches Mikropartikel. Mit einem derartigen Dreikomponentensystem kann nicht nur die Füllstoffretention deutlich verbessert werden, sondern auch die Retention unabhängig von der Drainage beeinflusst werden. Dies bedeutet, dass die Füllstoffretention mit der dritten und eventuell auch einer vierten Komponente variiert werden kann, ohne dass dabei die Drainage negativ beeinflusst wird. Ein bekanntes Mehrkomponentensystem auf dem Markt wird unter der Marke Telioform® angeboten.Multi-component systems, in addition to a high molecular weight cationic polymer and an anionic microparticle, such as a layered silicate or silica particles, also contain a highly crosslinked organic microparticle. With such a three-component system, not only the filler retention be significantly improved, but also the retention can be influenced independently of the drainage. This means that the filler retention can be varied with the third and possibly also a fourth component, without negatively affecting the drainage. A well-known multi-component system on the market is offered under the brand TELIOFORM ®.

In der WO 02/33171 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Papier oder Pappe beschrieben, wobei eine Zellstofffasersuspension mit einem Flockungssystem ausgefällt wird, welches neben einem kationischen Polymer und einem silikathaltigen Material als weitere Komponente organische Mikropartikel umfasst, welche im nicht gequollenen Zustand einen Partikeldurchmesser von weniger als 750 nm aufweisen. Die Mikropartikel bestehen aus einem hochvernetzten Polymer und tragen vorzugsweise eine anionische Ladung. Die Mikropartikel können beispielsweise durch Mikroemulsionsverfahren hergestellt werden, indem eine wässrige Lösung eines kationischen oder anionischen Monomers sowie eines Vernetzungsagens in Anwesenheit eines gesättigten Kohlenwasserstoffs sowie eines oberflächenaktiven Stoffs umgesetzt wird, wobei Partikel mit einer Größe von weniger als 0,75 μm erzeugt werden. Die Polymerisation zur Herstellung von Mikropartikeln wird durch Zugabe eines Initiators ausgelöst oder durch Bestrahlung der Emulsion mit ultraviolettem Licht. Zur Kontrolle der Kettenlänge kann der Emulsion ein Kettenübertragungsagens zugesetzt werden. Es wurde gefunden, dass vernetzte organische polymere Mikropartikel eine hohe Wirksamkeit als Retentions- und Drainagehilfsmittel besitzen, wenn ihre Partikelgröße geringer als etwa 750 nm, vorzugsweise geringer als etwa 300 nm ist und dass nicht vernetzte organische wasserunlösliche Polymermikropartikel eine hohe Wirksamkeit zeigen, wenn ihre Größe geringer als 60 nm ist.In the WO 02/33171 A1 describes a process for the production of paper or paperboard, wherein a pulp fiber suspension is precipitated with a flocculation system comprising, in addition to a cationic polymer and a silicate-containing material as a further component of organic microparticles which have a particle diameter of less than 750 nm in the non-swollen state. The microparticles consist of a highly crosslinked polymer and preferably carry an anionic charge. The microparticles can be prepared, for example, by microemulsion methods by reacting an aqueous solution of a cationic or anionic monomer and a crosslinking agent in the presence of a saturated hydrocarbon and a surfactant to produce particles of less than 0.75 μm in size. Polymerization to produce microparticles is initiated by the addition of an initiator or by irradiation of the emulsion with ultraviolet light. To control the chain length, a chain transfer agent can be added to the emulsion. Crosslinked organic polymeric microparticles have been found to have high efficacy as retention and drainage aids when their particle size is less than about 750 nm, preferably less than about 300 nm, and uncrosslinked organic water-insoluble polymer microparticles exhibit high potency when sized is less than 60 nm.

Die Verbesserung der Füllstoffretention sowie der Drainagegeschwindigkeit ist eine ständige Herausforderung bei der Papierherstellung. Die eingesetzten Hilfsmittel sollen einfach darstellbar und leicht verfügbar sein, in geringen Mengen bereits eine gute Wirksamkeit zeigen und eine unabhängige Beeinflussung von Parametern, wie Drainage und Füllstoffretention ermöglichen.Improving filler retention and drainage speed is a constant challenge in papermaking. The tools used should be easy to represent and readily available, already show good efficacy in small quantities and allow an independent influence on parameters such as drainage and filler retention.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe bereitzustellen, welches wirtschaftlich durchgeführt werden kann und nur geringe Mengen an einfach zugänglichen Hilfsstoffen benötigt.The invention therefore an object of the invention to provide a process for the production of filled paper or paperboard, which can be carried out economically and requires only small amounts of readily available excipients.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the method are the subject of the dependent claims.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird als Hilfskomponente ein Koazervat verwendet, welches aus zumindest einem kationischen Polymer und einem anionischen Polymer gebildet ist. Das kationische Polymer und das anionische Polymer sind im Koazervat nicht durch kovalente Bindungen verbunden sondern liegen jeweils als individuelle Komponenten separat vor. Im Koazervat werden kationisches und anionisches Polymer durch elektrostatische Kräfte sowie gegebenenfalls sterische Effekte in einem Komplex zusammengehalten, sodass sich ein organisches Mikropartikel ausbildet, das mehrere Bestandteile aufweist, die nicht durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind. Die Ladung des Koazervats kann durch die Ladung seiner Bestandteile, kationisches Polymer sowie anionisches Polymer, sowie durch das Verhältnis, in welchem die Polymere im Koazervat enthalten sind, eingestellt werden. Die Koazervate bilden stabile Mikropartikel, sodass eine Emulsion oder Dispersion des Koazervats in Wasser über mehrere Tage stabil sein kann. Die Verwendung von Koazervaten bewirkt eine deutliche Verbesserung sowohl der Drainageeigenschaften als auch der Füllstoffretention, sodass der Papierherstellungsprozess wirtschaftlich effizient durchgeführt werden kann. Durch Variation der Koazervatzusammensetzung können die Parameter Drainage und Füllstoffretention beeinflusst werden, sodass eine weitere Verbesserung des Papierherstellungsprozesses möglich ist. Insbesondere wurde gefunden, dass Koazervate ausgezeichnete Flockungsmittel für Füllstoffe sind, insbesondere Calciumcarbonat, und somit bei der Papierherstellung deutliche Verbesserungen der Füllstoffretention bewirken können, ohne dabei die Drainageeigenschaften negativ zu beeinflussen.In the method according to the invention a coacervate is used as auxiliary component, which is formed from at least one cationic polymer and an anionic polymer. The cationic polymer and the anionic polymer are not bound by covalent bonds in the coacervate but are separately present as individual components. In the coacervate, cationic and anionic polymers are held together by electrostatic forces and possibly steric effects in a complex to form an organic microparticle that has multiple constituents that are not bound together by covalent bonds. The charge of the coacervate may be adjusted by the charge of its constituents, cationic polymer and anionic polymer, as well as by the ratio in which the polymers are contained in the coacervate. The coacervates form stable microparticles so that an emulsion or dispersion of the coacervate in water can be stable for several days. The use of coacervates significantly improves both the drainage properties and the filler retention, so that the papermaking process can be carried out economically efficiently. By varying the coacervate composition, the parameters of drainage and filler retention can be influenced so that a further improvement of the papermaking process is possible. In particular, it has been found that coacervates are excellent flocculants for fillers, especially calcium carbonate, and thus can produce significant improvements in filler retention in papermaking without negatively affecting drainage properties.

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe zur Verfügung gestellt, wobei eine wässrige Fasersuspension hergestellt wird, welche Fasern sowie zumindest einen Füllstoff enthält, und die Fasersuspension mit einem Flockungssystem ausgeflockt wird, welches als Komponenten zumindest eine anorganische Mikrokomponente und ein Koazervat umfasst, welches aus zumindest einem kationischen Polymer und einem anionischen Polymer gebildet ist, und die ausgeflockte Fasersuspension zu einem gefüllten Papier oder Pappe verarbeitet wird.According to the invention, therefore, there is provided a process for producing filled paper or paperboard, wherein an aqueous fiber suspension containing fibers and at least one filler is prepared and the fiber suspension is flocculated with a flocculation system comprising as components at least one inorganic microcomponent and a coacervate which is formed from at least one cationic polymer and an anionic polymer, and the flocculated fiber suspension is processed into a filled paper or paperboard.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier und Pappe wird an sich analog zu üblichen derartigen Verfahren durchgeführt, wobei jedoch der Fasersuspension beim Flocken neben der anorganischen Mikrokomponente, beispielsweise einem silikatischen Material, als zusätzliches Hilfsmittel ein Koazervat zugesetzt wird.The inventive method for producing filled paper and paperboard is carried out per se analogously to conventional such methods, but wherein the fiber suspension in the flake in addition to the inorganic microcomponent, for example a silicate material, a coacervate is added as an additional aid.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer wässrigen Suspension ausgegangen, die vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,4 bis 3 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform 0,6 bis 1,5 Gew.-% Fasern enthält.The process according to the invention is based on an aqueous suspension which is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.4 to 3% by weight and, according to a further embodiment, 0.6 to 1.5% by weight. Contains fibers.

Als Fasern wird bevorzugt ein Cellulose-Fasermaterial eingesetzt. Ein solches Cellulose-Fasermaterial kann in üblicher Weise durch chemischen Aufschluss von Holz oder Einjahrespflanzen gewonnen werden. Die Zellstofffasern bestehen überwiegend aus Cellulose und können noch geringe Anteile von Polyosen oder Lignin enthalten. Als Fasermaterial kann aber beispielsweise auch ein Recyclingmaterial aus Altpapier verwendet werden. Ebenso können Gemische derartiger Materialien verwendet werden.The fibers used are preferably a cellulose fiber material. Such a cellulose fiber material can be obtained in the usual way by chemical pulping of wood or annual plants. The pulp fibers consist predominantly of cellulose and may still contain small amounts of polyoses or lignin. As a fiber material, however, for example, a recycled material from waste paper can be used. Likewise, mixtures of such materials may be used.

Ferner enthält die Suspension, bezogen auf den Gehalt an Fasern, vorzugsweise bis zu 40 Gew.-% gemäß einer Ausführungsform 5 bis 35 Gew.-% Füllstoffe. Als Füllstoffe können in der Papierherstellung übliche Füllstoffe eingesetzt werden, wobei anorganische Füllstoffe bevorzugt sind. Geeignete Füllstoffe sind zum Beispiel Titandioxid, natürliche oder präzipitierte Kreide (Calciumcarbonat), Talcum, Kaolin, Satinweiß, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Tone oder Aluminiumoxid. Die Fasersuspension durchläuft vorzugsweise mindestens eine Reinigungs-, Misch- und/oder Pumpstufe. Das Scheren der Fasersuspension kann beispielsweise in einem Pulper, Sichter oder in einem Refiner erfolgen. Bevorzugt wird das Koazervat nach der letzten Scherstufe zugesetzt. Anschließend wird die ausgeflockte Fasersuspension zur Blattbildung auf ein Sieb ausgegossen.Furthermore, the suspension, based on the content of fibers, preferably contains up to 40% by weight, according to one embodiment, of 5 to 35% by weight of fillers. Fillers which can be used in papermaking are customary fillers, with inorganic fillers being preferred. Suitable fillers are, for example, titanium dioxide, natural or precipitated chalk (calcium carbonate), talcum, kaolin, satin white, calcium sulfate, barium sulfate, clays or aluminum oxide. The fiber suspension preferably passes through at least one cleaning, mixing and / or pumping stage. The shearing of the fiber suspension can take place, for example, in a pulper, classifier or in a refiner. Preferably, the coacervate is added after the last shear stage. Subsequently, the flocculated fiber suspension is poured onto a sieve for sheet formation.

Die anorganische Mikrokomponente des Flockungssystems kann zusammen mit dem Koazervat nach der letzten Scherstufe zugesetzt werden. Es ist aber auch möglich, zunächst die anorganische Mikrokomponente zuzusetzen, dann die Pulpe vorzugsweise erneut zu scheren und erst dann das Koazervat zuzugeben. Bevorzugt wird jedoch in der Weise vorgegangen, dass anorganische Mikrokomponente und Koazervat nach der letzten Scherstufe zugegeben werden. Die Zugabe von anorganischer Mikrokomponente und Koazervat kann gleichzeitig oder auch nacheinander erfolgen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zunächst die anorganische Mikrokomponente zugegeben und dann das Koazervat.The inorganic microcomponent of the flocculation system may be added along with the coacervate after the last shear stage. However, it is also possible first to add the inorganic microcomponent, then preferably to shear the pulp again and only then to add the coacervate. Preferably, however, proceeding in such a way that inorganic microcomponent and coacervate are added after the last shear stage. The addition of inorganic microcomponent and coacervate may be simultaneous or sequential. According to a particularly preferred embodiment, first the inorganic microcomponent is added and then the coacervate.

Als anorganische Mikrokomponente des Flockungssystems kommen beispielsweise Bentonit, kolloidale Kieselsäure, Silicate und/oder Calciumcarbonat in Betracht. Die Partikelgröße der anorganischen Mikrokomponente wird vorzugsweise sehr klein gewählt und beträgt vorzugsweise weniger als 200 μm, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 150 μm und liegt gemäß einer weiteren Ausführungsform bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 100 μm. Die Größe der Mikropartikel bezieht sich auf die mittlere Größe D50 der Mikropartikel und wird vorzugsweise durch optische Methoden wie Lichtstreuung bestimmt und gibt den zahlengemittelten Wert an. Vorzugsweise weisen zumindest 50% der Partikel eine Größe im Bereich von ±30% vom Mittelwert auf. Die anorganische Mikrokomponente weist vorzugsweise eine anionische Ladung auf, sodass sie mit Faserflocken in Wechselwirkung treten kann, die vorzugsweise eine kationische Überschussladung aufweisen.Suitable inorganic microcomponents of the flocculation system are, for example, bentonite, colloidal silicic acid, silicates and / or calcium carbonate. The particle size of the inorganic microcomponent is preferably chosen to be very small and is preferably less than 200 .mu.m, according to a further embodiment less than 150 .mu.m and according to a further embodiment is preferably in the range from 10 nm to 100 .mu.m. The size of the microparticles refers to the mean size D 50 of the microparticles and is preferably determined by optical methods such as light scattering and indicates the number-average value. Preferably, at least 50% of the particles have a size in the range of ± 30% of the mean. The inorganic microcomponent preferably has an anionic charge such that it can interact with fiber flakes, which preferably have a cationic excess charge.

Unter Silicaten sollen Produkte verstanden werden, die auf Silicaten oder Kieselsäure basieren, zum Beispiel Silica-Mikrogel, Silicasol, Polysilicate, Aluminiumsilicate, Borsilicate, Polyborsilicate, Tone oder Zeolithe. Calciumcarbonat kann beispielsweise in Form von Kreide, gemahlenem Calciumcarbonat oder gefälltem Calciumcarbonat als anorganische Mikrokomponente des Flockungssystems verwendet werden. Unter Bentonit werden allgemein Schichtsilicate verstanden, die in Wasser quellbar sind. Besonders bevorzugt ist Montmorillonit bzw. Bentonite mit einem hohen Montmorillonitgehalt, beispielsweise mit einem Montmorillonitgehalt von mehr als 50 Gew.-% Es können auch zu Bentonit ähnliche Tonmineralien verwendet werden, wie Nontronit, Hectorit, Saponit, Sauconit, Beidellit, Alevardit, Illit, Halloysit, Attapulgit und Sepiolith. Diese Schichtsilikate werden vorzugsweise für die Anwendung aktiviert, das heißt in eine in Wasser quellbare Form überführt, indem man die Schichtsilikate mit einem Alkalimetallsalz behandelt, beispielsweise Soda. Vorzugsweise werden Schichtsilikate, insbesondere Bentonit, als anorganische Mikrokomponente eingesetzt.Silicates are to be understood as meaning products based on silicates or silicic acid, for example silica microgels, silica sols, polysilicates, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates, clays or zeolites. Calcium carbonate can be used, for example, in the form of chalk, ground calcium carbonate or precipitated calcium carbonate as the inorganic microcomponent of the flocculation system. Bentonite is generally understood to be layered silicates which are swellable in water. Particular preference is given to montmorillonite or bentonites having a high montmorillonite content, for example having a montmorillonite content of more than 50% by weight. Clay minerals similar to bentonite may also be used, such as nontronite, hectorite, saponite, sauconite, beidellite, alevardite, illite, halloysite , Attapulgite and sepiolite. These phyllosilicates are preferably activated for use, that is, converted into a water-swellable form by treating the phyllosilicates with an alkali metal salt, for example soda. Layered silicates, in particular bentonite, are preferably used as the inorganic microcomponent.

Die anorganische Mikrokomponente wird vorzugsweise in Form einer Suspension zur Fasersuspension gegeben. Die Suspension weist vorzugsweise einen Feststoffgehalt im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% auf. Bei der Verwendung von Schichtsilikaten als anorganische Mikrokomponente wird das Schichtsilikat vorzugsweise in möglichst vollständig delaminierter Form eingesetzt. Der Plättchendurchmesser des im Wasser dispergierten Schichtsilikats liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 2 μm, die Dicke der Plättchen liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 10 nm, gemäß einer Ausführungsform im Bereich von 1 bis 5 nm. Der Bentonit weist vorzugsweise eine spezifische Oberfläche im Bereich von 60 bis 800 m2/g auf. Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche kann nach DIN 66131 mit Hilfe der Stickstoffporosimetrie ermittelt werden.The inorganic microcomponent is preferably added in the form of a suspension to the fiber suspension. The suspension preferably has a solids content in the range from 0.5 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight. When phyllosilicates are used as the inorganic microcomponent, the phyllosilicate is preferably used in as completely as possible a delaminated form. The platelet diameter of the layered silicate dispersed in the water is preferably in the range of 1 to 2 μm, the thickness of the platelets is preferably 0.1 to 10 nm, in one embodiment in the range of 1 to 5 nm. The bentonite preferably has a specific surface area in the Range from 60 to 800 m 2 / g. The Determination of the specific surface can be after DIN 66131 be determined by means of nitrogen porosimetry.

Als kolloidale Kieselsäure bzw. als Silikate können Produkte aus der Gruppe von auf Silicium basierenden Partikeln, Silica-Nitrogele, Silica-Sole, Aluminiumsilicate, Borsilicate, Polyborsilicate oder Zeolithe eingesetzt werden. Diese Materialien haben typischerweise eine spezifische Oberfläche im Bereich von 50 bis 1000 m2/g und eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 1 bis 250 nm, beispielsweise im Bereich von 40 bis 100 nm.As the colloidal silica or silicates, there may be used products of the group of silicon-based particles, silica nitrogels, silica sols, aluminum silicates, borosilicates, polyborosilicates or zeolites. These materials typically have a specific surface area in the range of 50 to 1000 m 2 / g and an average particle size distribution of 1 to 250 nm, for example in the range of 40 to 100 nm.

Als anorganische Mikrokomponente werden bevorzugt silikatische Materialien, besonders bevorzugt Schichtsilikate und insbesondere bevorzugt Bentonite eingesetzt.Silica materials, particularly preferably phyllosilicates and particularly preferably bentonites, are preferably used as the inorganic microcomponent.

Die anorganische Mikrokomponente des Flockungssystems wird der wässrigen Fasersuspension bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-% weiter bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf den Feststoffgehalt der Fasersuspension, zugesetzt.The inorganic microcomponent of the flocculation system is added to the aqueous fiber suspension preferably in an amount of from 0.01 to 1.0% by weight, more preferably in an amount of from 0.1 to 0.5% by weight, based on the solid content of the fiber suspension ,

Die ausgeflockte Fasersuspension wird dann in üblicher Weise zu einem Papier oder Pappe verarbeitet. Diese kann beispielsweise, vorzugsweise ohne weitere Einwirkung von Scherkräften, auf einem Sieb unter Blattbildung ausgegossen werden. Die Papierblätter werden anschließend getrocknet.The flocculated fiber suspension is then processed in the usual way to a paper or cardboard. This can be poured, for example, preferably without further action of shear forces on a sieve under sheet formation. The paper sheets are then dried.

Außer dem Flockungssystem kann man der Fasersuspension die üblicherweise bei der Papierherstellung verwendeten Prozesschemikalien in üblichen Mengen zusetzen, wie zum Beispiel Fixiermittel, Trocken- und Nassfestmittel, Masseleimungsmittel, Biozide und/oder Farbstoffe.In addition to the flocculation system, the fiber suspension can be added to the process chemicals commonly used in papermaking in conventional amounts, such as fixatives, dry and wet strength agents, engine sizes, biocides, and / or dyes.

Das erfindungsgemäß bei der Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe eingesetzte Koazervat kann neutral sein, wobei jedoch bevorzugt ist, dass das Koazervat eine Überschussladung aufweist. Die Überschussladung kann erzeugt werden, indem eines der beiden für die Herstellung verwendeten Polymere eine höhere Ladung aufweist als das entgegengesetzt geladene Polymer. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem eines der Polymere bei gleichem prozentualen Anteil an geladenen Monomereinheiten ein höheres Molekülgewicht aufweist oder indem eines der beiden Polymere bei gleichem Molekülgewicht einen höheren prozentualen Anteil an geladenen Monomeren aufweist. Mischformen dieser Ausführungsformen sind ebenfalls möglich. Die Prozentzahlen beziehen sich jeweils auf die Gesamtheit der in einem Polymer enthaltenen Monomereinheiten, beispielsweise Acrylat- oder Acrylamideinheiten, die sich von den entsprechenden Monomeren, beispielsweise Acrylaten oder Acrylamiden, ableiten. Die Ladung des Koazervats wird dabei durch das in Bezug auf seine Ladung im Überschuss eingesetzte Polymer bestimmt. Nach der Modellvorstellung der Erfinder bildet das in Bezug auf die Ladung im Unterschuss eingesetzte Polymer den Kern des Koazervats, während die im Überschuss vorhandenen gegensätzlich geladenen Gruppen auf der Außenseite des Koazervats angeordnet sind. Bevorzugt weist das Koazervat eine anionische Überschussladung auf.The coacervate used in the manufacture of filled paper or board according to the invention may be neutral, but it is preferred that the coacervate has an excess charge. The excess charge can be generated by one of the two polymers used for the preparation having a higher charge than the oppositely charged polymer. This can be achieved, for example, by one of the polymers having a higher molecular weight for the same percentage of charged monomer units or by one of the two polymers having a higher percentage of charged monomers at the same molecular weight. Mixed forms of these embodiments are also possible. The percentages refer in each case to the entirety of the monomer units contained in a polymer, for example acrylate or acrylamide units, which are derived from the corresponding monomers, for example acrylates or acrylamides. The charge of the coacervate is determined by the polymer used in excess in relation to its charge. According to the inventors' model, the charge-in-excess polymer forms the core of the coacervate, while the excessively charged groups present on the outside of the coacervate. Preferably, the coacervate has an anionic excess charge.

Gemäß einer Ausführungsform sind anionisches und kationisches Polymer in einem Ladungsverhältnis im Bereich von 0,1 bis 0,95, gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,2 bis 0,7 und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,2 bis 0,5 in dem Koazervat enthalten. Das Ladungsverhältnis bestimmt sich durch das Verhältnis der geladenen Gruppen in dem einen Polymer zu den geladenen Gruppen in dem jeweils anderen, entgegengesetzt geladenen Polymer. Sofern eines oder beides der geladenen Polymere eine Molekülgewichtsverteilung aufweisen, bezieht sich das Verhältnis jeweils auf die mittlere Anzahl an geladenen Gruppen pro dem jeweiligen Polymer, wobei hier auf das Zahlenmittel Bezug genommen wird.According to one embodiment, anionic and cationic polymers are in a charge ratio in the range of 0.1 to 0.95, according to another embodiment in the range of 0.2 to 0.7 and according to yet another embodiment in the range of 0.2 to 0 5 contained in the coacervate. The charge ratio is determined by the ratio of the charged groups in the one polymer to the charged groups in the other, oppositely charged polymer. When one or both of the charged polymers have a molecular weight distribution, the ratio refers to the average number of charged groups per each polymer, reference being made to the number average.

Wie bereits ausgeführt, kann das Koazervat eine positive oder eine negative Überschussladung aufweisen. Entsprechend kann das anionische bzw. das kationische Polymer in dem Koazervat in einem Überschuss enthalten sein. Beim oben angegebenen Verhältnis kann sowohl das anionische als auch das kationische Polymer im Überschuss vorhanden sein. Vorzugsweise ist das anionische Polymer im Überschuss vorhanden.As already stated, the coacervate may have a positive or a negative excess charge. Accordingly, the anionic or cationic polymer may be contained in the coacervate in excess. At the above ratio, both the anionic and the cationic polymer may be present in excess. Preferably, the anionic polymer is present in excess.

Bevorzugt wird das Verfahren in der Weise durchgeführt, dass zunächst eine wässrige Dispersion des Koazervats hergestellt wird und die wässrige Dispersion des Koazervats anschließend zur wässrigen Fasersuspension gegeben wird. Die Fasersuspension kann dabei auch bereits in ausgeflocktem Zustand vorliegen. Das Ausflocken der Fasern kann beispielsweise durch Zugabe der anorganischen Mikrokomponente bewirkt worden sein.The process is preferably carried out by first preparing an aqueous dispersion of the coacervate and then adding the aqueous dispersion of the coacervate to the aqueous fiber suspension. The fiber suspension can already be present in a flocculated state. The flocculation of the fibers may have been effected, for example, by the addition of the inorganic microcomponent.

Bevorzugt wird das Koazervat in Form einer wässrigen Dispersion zugegeben. Zur Herstellung der Dispersion des Koazervats werden anionisches und kationisches Polymer zu einem wässrigen Lösungsmittel gegeben, wobei die Zugabe sowohl nacheinander als auch gleichzeitig erfolgen kann. Nach der Zugabe von anionischem und kationischem Polymer, welches vorzugsweise unter Rühren erfolgt, bildet sich eine Trübung aus. Besonders vorteilhafte Ergebnisse in Bezug auf Drainage und Retention werden erhalten, wenn die wässrige Dispersion des Koazervats über lange Zeit stabil bleibt und beispielsweise keine Flockung bei der Lagerung eintritt. Die Lagerung erfolgt dabei bevorzugt bei Raumtemperatur. Die Dispersion des Koazervats wird bevorzugt so eingestellt, dass die Trübung der Dispersion über zumindest sechs Tage stabil bleibt. Flockt das Koazervat vorzeitig aus, kann die Stabilität der Trübung beispielsweise durch das Verhältnis von anionischem und kationischem Polymer oder durch die Konzentration des Koazervats in der wässrigen Dispersion eingestellt werden. Das Ausflocken der Probe kann visuell ermittelt werden, da die Flocken absinken und die überstehende Lösung klar wird. Ggf. kann die Stabilität der Dispersion auch durch Messung der Trübung durch Absorption bei einer Wellenlänge von 500 nm gemessen werden. Preferably, the coacervate is added in the form of an aqueous dispersion. To prepare the coacervate dispersion, anionic and cationic polymers are added to an aqueous solvent, which can be added both sequentially and simultaneously. After the addition of anionic and cationic polymer, which preferably takes place with stirring, a turbidity forms. Particularly advantageous results in terms of drainage and retention are obtained when the aqueous dispersion of the coacervate remains stable for a long time and, for example, no flocculation occurs during storage. The storage is preferably carried out at room temperature. The coacervate dispersion is preferably adjusted so that the turbidity of the dispersion remains stable for at least six days. If the coacervate flocculates prematurely, the turbidity stability can be adjusted, for example, by the ratio of anionic and cationic polymer or by the concentration of coacervate in the aqueous dispersion. The flocculation of the sample can be visually detected as the flocs fall and the supernatant solution becomes clear. Possibly. For example, the stability of the dispersion can also be measured by measuring the turbidity by absorption at a wavelength of 500 nm.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dispersion des Koazervats einen Gehalt an Koazervat im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,25 bis 0,3 Gew.-% auf. Der Gehalt an Koazervat lässt sich aus der Menge an anionischem und kationischem Polymer berechnen, welches zum wässrigen Lösungsmittel gegeben wurde. Nach der Zugabe des anionischen Polymers sowie des kationischen Polymers zum wässrigen Lösungsmittel wird die Dispersion vorzugsweise noch für einen Zeitraum von zumindest 10 Minuten, vorzugsweise zumindest 30 Minuten, weiter bevorzugt zumindest eine Stunde bewegt, sodass sich die Koazervate ausbilden können. Die Herstellung der Koazervate erfolgt bevorzugt bei Raumtemperatur. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Koazervats bei einer Temperatur von mehr als 10°C, gemäß einer weiteren Ausführungsform von mehr als 15°C. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Koazervats bei einer Temperatur von weniger als 30°C.According to a preferred embodiment, the coacervate dispersion has a content of coacervate in the range from 0.1 to 15% by weight, preferably 0.2 to 2% by weight, in another embodiment in the range from 0.25 to 0, 3 wt .-% on. The content of coacervate can be calculated from the amount of anionic and cationic polymer added to the aqueous solvent. After the addition of the anionic polymer and the cationic polymer to the aqueous solvent, the dispersion is preferably agitated for a period of at least 10 minutes, preferably at least 30 minutes, more preferably at least one hour, so that the coacervates can form. The preparation of the coacervates preferably takes place at room temperature. According to one embodiment, the preparation of the coacervate is carried out at a temperature of more than 10 ° C, according to another embodiment of more than 15 ° C. In one embodiment, the coacervate is produced at a temperature of less than 30 ° C.

Um die Bildung des Koazervats zu erleichtern bzw. die Dispersion des Koazervats zu stabilisieren ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Dispersion des Koazervats einen Elektrolyt enthält. Ein geeigneter Elektroyt sind Salze einwertiger Kationen, insbesondere bevorzugt von Alkalimetallkationen. Ein besonders bevorzugter Elektrolyt ist Natriumchlorid. Die Konzentration des Elektrolyts in der Dispersion des Koazervats wird vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,2 bis 1 Gew.-% gewählt. Bei der Herstellung der Dispersion des Koazervats wird bevorzugt in der Weise vorgegangen, dass zunächst der Elektrolyt im wässrigen Lösungsmittel gelöst wird und anschließend das kationische und das anionische Polymer zugegeben wird.In order to facilitate the formation of the coacervate or to stabilize the dispersion of the coacervate, it is provided according to one embodiment that the dispersion of the coacervate contains an electrolyte. A suitable electrolyte are salts of monovalent cations, more preferably of alkali metal cations. A particularly preferred electrolyte is sodium chloride. The concentration of the electrolyte in the dispersion of the coacervate is preferably selected in the range of 0.1 to 2 wt .-% according to another embodiment in the range of 0.2 to 1 wt .-%. In the preparation of the dispersion of the coacervate is preferably carried out in such a way that first the electrolyte is dissolved in the aqueous solvent and then the cationic and the anionic polymer is added.

Nach den Vorstellungen der Erfinder umfasst das Koazervat einen Kern, welches aus dem einen geladenen Polymer aufgebaut ist sowie eine Hülle, welche um den Kern angeordnet ist und welche von dem entgegengesetzt geladenen Polymer gebildet wird. Um eine Ausbildung des Koazervats zu erleichtern, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass zumindest eines der im Koazervat enthaltenen zumindest einen katonischen und zumindest einen anionischen Polymer eine lineare Struktur aufweist. Vorzugsweise weist zumindest dasjenige Polymer eine unvernetzte, lineare Struktur auf, welches die Überschussladung erzeugt und damit die Ladung des Koazervats bestimmt. Das in Bezug auf die Ladung im Unterschuss enthaltene Polymer kann auch eine vernetzte Struktur aufweisen. Bevorzugt ist jedoch, dass beide geladenen Polymere eine lineare Struktur aufweisen. Unter einer linearen Struktur wird eine Struktur verstanden, bei welcher das Polymer als Rückgrat eine lineare Kohlenstoffkette aufweist, die jedoch ggf. auch Heteroatome, wie Sauerstoff oder Stickstoffatome, enthalten kann.According to the inventors, the coacervate comprises a core composed of the one charged polymer and a shell disposed around the core and which is formed by the oppositely charged polymer. In order to facilitate formation of the coacervate, it is provided according to one embodiment that at least one of the at least one cationic and at least one anionic polymer contained in the coacervate has a linear structure. Preferably, at least that polymer has an uncrosslinked, linear structure which generates the excess charge and thus determines the charge of the coacervate. The deficit-containing polymer may also have a crosslinked structure. However, it is preferred that both charged polymers have a linear structure. A linear structure is understood as meaning a structure in which the polymer has as a backbone a linear carbon chain which, however, may optionally also contain heteroatoms, such as oxygen or nitrogen atoms.

Um stabile Koazervate bereitstellen zu können ist bevorzugt, dass das kationische Polymer bzw. das anionische Polymer eine gewisse Kettenlänge bzw. ein gewisses Molekülgewicht aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Koazervat bildende zumindest eine kationische Polymer und das zumindest eine anionische Polymer jeweils ein Molekülgewicht von mehr als 50.000 g/mol aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zumindest eine kationische Polymer und/oder das zumindest anionische Polymer ein Molekülgewicht von jeweils mehr als 100.000 g/mol, gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Molekülgewicht von jeweils zumindest 200.000 g/mol aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das kationische Polymer und/oder das zumindest eine anionische Polymer ein Molekülgewicht von jeweils weniger als 3.000.000 g/mol aufweist. Das Molekülgewicht von anionischem Polymer und kationischem Polymer kann gleich oder auch unterschiedlich sein. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Molekülgewicht des einen Polymers deutlich größer ist als das Molekülgewicht des entgegengesetzt geladenen Polymers. Gemäß einer Ausführungsform weist das eine Polymer ein Molekülgewicht von zumindest 500.000 g/mol, gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Molekülgewicht von zumindest 1.000.000 g/mol auf, während das Molekülgewicht des entgegengesetzt geladenen Polymers bevorzugt im Bereich von 100.000 bis 500.000 g/mol gewählt wird.In order to be able to provide stable coacervates it is preferred that the cationic polymer or the anionic polymer has a certain chain length or a certain molecular weight. According to one embodiment, it is provided that the coacervate-forming at least one cationic polymer and the at least one anionic polymer each have a molecular weight of more than 50,000 g / mol. According to a further embodiment, it is provided that the at least one cationic polymer and / or the at least anionic polymer have a molecular weight of more than 100,000 g / mol, according to another embodiment, a molecular weight of at least 200,000 g / mol. According to a further embodiment, it is provided that the cationic polymer and / or the at least one anionic polymer has a molecular weight of less than 3,000,000 g / mol. The molecular weight of anionic polymer and cationic polymer may be the same or different. According to one embodiment, it is provided that the molecular weight of the one polymer is significantly greater than the molecular weight of the oppositely charged polymer. According to one embodiment, the one polymer has a molecular weight of at least 500,000 g / mol, according to another embodiment, a molecular weight of at least 1,000,000 g / mol, while the molecular weight of the oppositely charged polymer is preferably selected in the range of 100,000 to 500,000 g / mol.

Das kationische Polymer umfasst gemäß einer Ausführungsform ungeladene Monomereinheiten sowie kationische Monomereinheiten. Unter Monomereinheiten werden jeweils im Polymer enthaltene Wiederholungseinheiten verstanden, die sich von den zur Herstellung des Polymers eingesetzten Monomeren ableiten. Ungeladene Monomereinheiten umfassen keine Gruppe, die eine Ladung trägt. Kationische bzw. anionische Monomereinheiten umfassen entsprechend eine Gruppe, die eine kationische bzw. eine anionische Ladung tragt.The cationic polymer according to one embodiment comprises uncharged monomer units as well as cationic monomer units. Monomer units are understood to mean in each case repeating units contained in the polymer, which are derived from the monomers used to prepare the polymer. Uncharged monomer units do not include a group carrying a charge. Cationic or anionic monomer units accordingly comprise a group carrying a cationic and an anionic charge, respectively.

Kationische Monomereinheiten umfassen bevorzugt eine stickstoffhaltige Gruppe, welche entweder im Wege einer Protonierung oder durch eine Alkylierung eine permanente positive Ladung erhält.Cationic monomer units preferably comprise a nitrogen-containing group which receives a permanent positive charge either by protonation or by alkylation.

Das kationische Polymer umfasst gemäß einer Ausführungsform kationische Monomereinheiten, wobei der Anteil der kationischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das kationische Polymer bildenden Monomereinheiten gemäß einer Ausführungsform zumindest 2 Mol-% gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest 5 Mol-% und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform zumindest 10 Mol-%. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der kationischen Monomereinheiten bezogen auf die Gesamtzahl der Monomereinheiten des kationischen Polymers zumindest 20 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest 30 Mol-%.The cationic polymer according to one embodiment comprises cationic monomer units, wherein the proportion of the cationic monomer units in the entirety of the cationic polymer-forming monomer units according to one embodiment at least 2 mol% according to another embodiment at least 5 mol% and according to yet another embodiment at least 10th mol%. According to a further embodiment, the proportion of the cationic monomer units based on the total number of monomer units of the cationic polymer is at least 20 mol%, according to a further embodiment at least 30 mol%.

Das kationische Polymer kann nur aus kationischen Monomereinheiten aufgebaut sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der kationischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das kationische Polymer bildenden Monomereinheiten weniger als 80 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 60 Mol-%. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der im kationischen Polymer enthaltenen kationischen Monomereinheiten weniger als 50 Mol-%, gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weniger als 40 Mol-%.The cationic polymer can only be composed of cationic monomer units. According to a further embodiment, the proportion of the cationic monomer units in the entirety of the cationic polymer-forming monomer units is less than 80 mol%, in another embodiment less than 60 mol%. According to a further embodiment, the proportion of the cationic monomer units contained in the cationic polymer is less than 50 mol%, according to yet another embodiment less than 40 mol%.

Als kationische Monomere, von welchen sich die kationischen Monomereinheiten ableiten, kommen Verbindungen mit einer ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowie einer positiv-geladenen Gruppe in Betracht. Die positiv geladene Gruppe kann bereits im Monomer enthalten sein oder erst nach der Polymerisation der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung durch eine entsprechende Modifikation im Polymer erzeugt bzw. in dieses eingeführt werden. Eine solche Modifikation wäre beispielsweise die Alkylierung oder Protonierung einer Aminogruppe.Suitable cationic monomers from which the cationic monomer units are derived are compounds having an unsaturated carbon-carbon double bond and a positively charged group. The positively charged group may already be present in the monomer or be generated or introduced into the polymer only after the polymerization of the carbon-carbon double bond by a corresponding modification in the polymer. Such a modification would be, for example, the alkylation or protonation of an amino group.

Geeignete Monomere, welche durch Protonierung oder Alkylkierung eine positive Ladung erhalten können, sind beispielsweise N,N-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamide sowie N,N-Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate. Die Alkylgruppen am Stickstoffatom umfassen dabei vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt sind die Methyl- sowie die Ethylgruppe. Beispielhafte Monomere sind 2-(Dimethylamino)ethylacrylat, 2-(Diethylamino)propylacrylat, 2-(Dimethylamino)ethylmethacrylamid, 2-(Diethylamino)ethylacrylamid, 2-(Diethylamino)propylmethacrylamid.Suitable monomers which can be given a positive charge by protonation or alkylation are, for example, N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides and N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylates. The alkyl groups on the nitrogen atom preferably comprise 1 to 4 carbon atoms. Particularly preferred are the methyl and the ethyl group. Exemplary monomers are 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 2- (diethylamino) propyl acrylate, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylamide, 2- (diethylamino) ethyl acrylamide, 2- (diethylamino) propyl methacrylamide.

Bevorzugt sind im kationischen Polymer Monomereinheiten enthalten, welche durch Alkylierung des Stickstoffatoms eine permanente positive Ladung tragen. Geeignete Monomere sind beispielsweise (Meth)acrylamidoalkyltrialkylammoniumhalogenide und (Meth)acryloxyalkyltrialkylammoniumhalogenide. Die Alkylgruppen am Stickstoffatom können gleich oder verschieden sein und umfassen bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt ist die Alkylgruppe ausgewählt aus der Methylgrupe und der der Ethylgruppe. Die Alkylgruppe der Alkylaminogruppe umfasst bevorzugt 1 bis 12 Kohlenstoffatome, bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome und ist besonders bevorzugt eine Methyl-, Ethyl- oder eine Propylgruppe. Beispielhafte geeignete Monomere sind 3-Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid sowie Acryloxyethyltrimethylammoniumchlorid.The cationic polymer preferably contains monomer units which carry a permanent positive charge by alkylating the nitrogen atom. Suitable monomers are, for example, (meth) acrylamidoalkyltrialkylammonium halides and (meth) acryloxyalkyltrialkylammonium halides. The alkyl groups on the nitrogen atom may be the same or different and preferably comprise 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group is particularly preferably selected from the methyl group and the ethyl group. The alkyl group of the alkylamino group preferably comprises 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, and is more preferably a methyl, ethyl or a propyl group. Exemplary suitable monomers are 3-acrylamidopropyltrimethylammonium chloride and acryloxyethyltrimethylammonium chloride.

Allgemein sind als Monomere mit einer kationischen Gruppe Verbindungen der Formel I geeignet.Generally, as monomers having a cationic group, compounds of the formula I are suitable.

Figure DE102012012561A1_0002
Formel I
Figure DE102012012561A1_0002
Formula I

Wobei bedeutet:
R1: H, CH3
R2: H, C1-C4-Alkyl
R3, R4: H, C1-C2-Alkyl, Aryl oder Hydroxyethyl
X: O, NR1
A: Alkylen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen,
wobei zumindest zwei Gruppen aus R2, R3, R4 nicht H sind und im Fall, dass R2, R3 und R4 für Alkylgruppen stehen, diese gleich oder verschieden sein können.
Where:
R 1 : H, CH 3
R 2 is H, C 1 -C 4 -alkyl
R 3 , R 4 : H, C 1 -C 2 alkyl, aryl or hydroxyethyl
X: O, NR 1
A: alkylene of 1 to 12 carbon atoms,
wherein at least two groups of R 2 , R 3 , R 4 are not H and in the case that R 2 , R 3 and R 4 are alkyl groups, they may be the same or different.

Weiter sind als kationische Monomere Diallyldialkylammoniumhalogenide geeignet, wobei die Alkylgruppen gleich oder verschieden sein können und 1 bis 4 Kohlenstoffatome umfassen können. Besonders bevorzugt ist Poly-DADMAC:

Figure DE102012012561A1_0003
Further suitable as cationic monomers are diallyldialkylammonium halides, where the alkyl groups may be identical or different and may comprise from 1 to 4 carbon atoms. Particularly preferred is poly-DADMAC:
Figure DE102012012561A1_0003

Die kationischen Gruppen liegen bevorzugt in Form ihrer Halogenide vor. Die Halogenide umfassen Fluoride, Chloride, Bromide und Iodide, wobei Chloride besonders bevorzugt sind.The cationic groups are preferably in the form of their halides. The halides include fluorides, chlorides, bromides and iodides, with chlorides being particularly preferred.

Als ungeladene Monomere können im kationischen Polymer beispielsweise Alkyl(meth)acrylate sowie (Meth)acrylamide oder andere ungeladene Ethylenverbindungen enthalten sein.Uncharged monomers which may be present in the cationic polymer include, for example, alkyl (meth) acrylates and also (meth) acrylamides or other uncharged ethylene compounds.

Besonders bevorzugt ist das kationische Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Polyacrylamiden, Polyethyleniminen, Polyvinylaminen, Polyethylenglycolen, Poly-DADMAC, sowie nativen Polymeren, wie kationischer Stärke oder Chitosan.The cationic polymer is particularly preferably selected from the group of polyacrylamides, polyethyleneimines, polyvinylamines, polyethylene glycols, poly-DADMAC, and also native polymers, such as cationic starch or chitosan.

Geeignete kationische Polymere sind beispielsweise Polyamin/Epichlorhydrinpolymere sowie Homo- oder Copolymere von Acrylamid und zum Beispiel Diallyldimethylammoniumchlorid.Examples of suitable cationic polymers are polyamine / epichlorohydrin polymers and also homopolymers or copolymers of acrylamide and, for example, diallyldimethylammonium chloride.

Das im Koazervat enthaltene anionische Polymer umfasst anionische Monomereinheiten, wobei der Anteil der anionischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das anionische Polymer bildenden Monomereinheiten gemäß einer Ausführungsform zumindest 2 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest 5 Mol-% und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform zumindest 10 Mol-% beträgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der anionischen Monomereinheiten bezogen auf die Gesamtzahl der Monomereinheiten des anionischen Polymers zumindest 20 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest 30 Mol-%. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der anionischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das anionische Polymer bildenden Monomereinheiten weniger als 50 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 40 Mol-%.The anionic polymer contained in the coacervate comprises anionic monomer units, wherein the proportion of the anionic monomer units in the entirety of the anionic polymer-forming monomer units according to one embodiment at least 2 mol%, according to another embodiment at least 5 mol% and according to yet another embodiment at least 10 mol%. According to a further embodiment, the proportion of the anionic monomer units based on the total number of monomer units of the anionic polymer is at least 20 mol%, according to a further embodiment at least 30 mol%. In a further embodiment, the proportion of the anionic monomer units in the entirety of the anionic polymer-forming monomer units is less than 50 mol%, in another embodiment less than 40 mol%.

Das anionische Polymer kann nur aus anionischen Monomereinheiten aufgebaut sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der anionischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das anionische Polymer bildenden Monomereinheiten weniger als 80 Mol-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 60 Mol-%. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Anteil der im anionischen Polymer enthaltenen anionischen Monomereinheiten weniger als 50 Mol-%, gemäß noch einer weiteren Ausführungsform weniger als 40 Mol-%.The anionic polymer can only be composed of anionic monomer units. In a further embodiment, the proportion of the anionic monomer units in the entirety of the anionic polymer-forming monomer units is less than 80 mol%, according to another embodiment, less than 60 mol%. According to a further embodiment, the proportion of anionic Polymer contained anionic monomer units less than 50 mol%, according to yet another embodiment, less than 40 mol%.

Als anionische Monomere bzw. Monomereinheiten kommen Verbindungen mit einer ungesättigten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung sowie einer negativ geladenen Gruppe in Betracht. Beispielhafte anionische Monomere sind (Meth)acrylsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonat, Sulfoethyl-(meth)acrylat, Vinylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure sowie Maleinsäure. Die Aufzählung der anionischen Monomere soll nicht als abschließend sondern lediglich als beispielhaft verstanden werden.Suitable anionic monomers or monomer units are compounds having an unsaturated carbon-carbon double bond and a negatively charged group. Exemplary anionic monomers are (meth) acrylic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonate, sulfoethyl (meth) acrylate, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid and maleic acid. The enumeration of the anionic monomers should not be understood as exhaustive but merely as an example.

Die anionischen Gruppen der anionischen Monomereinheiten des anionischen Polymers können bereits bei der Polymerisation der Monomere zur Herstellung des anionischen Polymers in das Polymer eingeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass die anionischen Gruppen der anionischen Monomereinheiten erst nach der Polymerisation in das anionischen Polymer eingeführt werden, beispielsweise durch Verseifen einer im Polymer enthaltenen Estergruppe.The anionic groups of the anionic monomer units of the anionic polymer can be introduced into the polymer already in the polymerization of the monomers for the preparation of the anionic polymer. However, it is also possible for the anionic groups of the anionic monomer units to be introduced into the anionic polymer only after the polymerization, for example by saponification of an ester group present in the polymer.

Die anionischen Monomere können mit neutralen Monomeren zum anionischen Polymer copolymerisiert werden. Beispielhafte neutrale Monomere sind (Meth)acrylamid, N-Alkylacrylamide, wie N-Methylacrylamid, Alkyl(meth)acrylate, wie Methyl(meth)acrylat.The anionic monomers can be copolymerized with neutral monomers to the anionic polymer. Exemplary neutral monomers are (meth) acrylamide, N-alkylacrylamides, such as N-methylacrylamide, alkyl (meth) acrylates, such as methyl (meth) acrylate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das anionische Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Polyacrylaten, Polyacrylamiden, sowie Copolymeren aus Acrylaten und Acrylamiden, anionischen Stärken, Cellulosederivaten, wie Caboxymethyl-, ethyl-, propylcelullose, Celluloseether, Alginaten, Carragenannen, wobei diese Polymere jeweils anionische Gruppen aufweisen.According to a preferred embodiment, the anionic polymer is selected from the group of polyacrylates, polyacrylamides, as well as copolymers of acrylates and acrylamides, anionic starches, cellulose derivatives, such as caboxymethyl, ethyl, propylcelullose, cellulose ethers, alginates, carrageenans, wherein these polymers are each anionic groups exhibit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind anionisches und kationisches Polymer ausgewählt aus der Gruppe von Poly(meth)acrylaten und Poly(meth)acrylamiden, wobei auch gemischte Polymere geeignet sind, wobei diese Polymere anionische bzw. kationische Monomereinheiten umfassen.According to a preferred embodiment, anionic and cationic polymers are selected from the group of poly (meth) acrylates and poly (meth) acrylamides, whereby mixed polymers are also suitable, these polymers comprising anionic or cationic monomer units.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gefüllte Papiere oder Pappe hergestellt. Als Füllstoffe können an sich die aus der Herstellung von Papier oder Pappe bekannten Füllstoffe verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Füllstoff ausgewählt aus Calciumcarbonat, welches in gefällter oder gemahlener Form vorliegen kann, Tonen, Titandioxid, Talk, Kaolin, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Zinksulfid und Calciumsilikaten.The process according to the invention produces filled papers or paperboards. As fillers, the fillers known from the production of paper or paperboard can be used per se. According to a preferred embodiment, the filler is selected from calcium carbonate, which may be in precipitated or ground form, clays, titanium dioxide, talc, kaolin, magnesium carbonate, barium sulfate, zinc sulfide and calcium silicates.

Der Füllstoff weist bevorzugt eine Partikelgröße (D50) von weniger als 10 μm, bevorzugt weniger als 5 μm und gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Partikelgröße von weniger als 1 μm auf. Gemäß einer Ausführungsform beträgt die mittlere Partikelgröße D50 des Füllstoffs zumindest 10 nm, gemäß einer weiteren Ausführungsform zumindest 100 nm. Gemäß einer Ausführungsform weisen die Füllstoffpartikel eine Größe (D100) von weniger als 1 mm, gemäß einer weiteren Ausführungsform von weniger als 500 μm und gemäß einer weiteren Ausführungsform von weniger als 300 μm auf. Die Werte beziehen sich auf zahlengemittelte Werte.The filler preferably has a particle size (D 50 ) of less than 10 μm, preferably less than 5 μm, and according to a further embodiment has a particle size of less than 1 μm. According to one embodiment, the average particle size D 50 of the filler is at least 10 nm, according to a further embodiment at least 100 nm. According to one embodiment, the filler particles have a size (D 100 ) of less than 1 mm, according to a further embodiment of less than 500 μm and according to another embodiment of less than 300 microns. The values refer to number-average values.

Der Anteil des Füllstoffs wird gemäß einer Ausführungsform geringer als 50 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform geringer als 40 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform geringer als 30 Gew.-% gewählt, und beträgt gemäß einer Ausführungsform mehr als 1 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform mehr als 10 Gew.-%, gemäß noch einer weiteren Ausführungsform mehr als 20 Gew.-%. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Trockengewicht der Fasersuspension.The proportion of the filler is chosen according to one embodiment less than 50 wt .-%, according to another embodiment, less than 40 wt .-% and according to another embodiment, less than 30 wt .-%, and in one embodiment more than 1 wt .-%, according to another embodiment more than 10 wt .-%, according to yet another embodiment more than 20 wt .-%. The percentages are based on the dry weight of the fiber suspension.

Besonders bevorzugt wird Calciumcarbonat als Füllstoff verwendet. Als Calciumcarbonat kann natürliches Calciumcarbonat (ground calcium carbonate, GCC) oder gefälltes Calciumcarbonat (precipitated calcium carbonate, PCC) eingesetzt werden. GCC wird durch Mahl- und Sichtprozesse unter Einsatz von Mahlhilfsmitteln hergestellt. Die spezifische Oberfläche liegt vorzugsweise im Bereich von 6 bis 2 m2/g. PCC wird durch Einleiten von Kohlendioxid in Calciumhydroxidlösung hergestellt. Die Werte sind auf die Teilchenzahl bezogen. Die spezifische Oberfläche kann stark durch die Wahl der Fällungsbedingungen beeinflusst werden. Sie liegt vorzugsweise im Bereich von 6 bis 13 m2/g.Particularly preferably, calcium carbonate is used as filler. As calcium carbonate, natural calcium carbonate (ground calcium carbonate, GCC) or precipitated calcium carbonate (PCC) can be used. GCC is produced by milling and visual processes using grinding aids. The specific surface area is preferably in the range of 6 to 2 m 2 / g. PCC is made by passing carbon dioxide into calcium hydroxide solution. The values are based on the particle number. The specific surface area can be greatly influenced by the choice of precipitation conditions. It is preferably in the range of 6 to 13 m 2 / g.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Flockungssystem neben der anorganischen Mikrokomponente und dem Koazervat zumindest eine weitere Flockungskomponente, welche ausgewählt ist aus zumindest einem weiteren anionischen Polymer und zumindest einem weiteren kationischen Polymer.According to a particularly preferred embodiment, in addition to the inorganic microcomponent and the coacervate, the flocculation system comprises at least one further flocculation component which is selected from at least one further anionic polymer and at least one further cationic polymer.

An sich können auch neutrale Polymere als weitere Flockungskomponente eingesetzt werden. Geladene Polymere sind jedoch bevorzugt. Ein beispielhaftes nichtionisches bzw. neutrales Polymer, das als weitere Flockungskomponente eingesetzt werden kann, ist Polyacrylamid, welches vorzugsweise ein Molekülgewicht zwischen 500.000 und 7.000.000 g/mol aufweist. Polyacrylamide lassen sich durch Homopolymerisation von Acrylamid herstellen. As such, neutral polymers can also be used as further flocculation component. However, charged polymers are preferred. An exemplary nonionic or neutral polymer which can be used as further flocculation component is polyacrylamide, which preferably has a molecular weight between 500,000 and 7,000,000 g / mol. Polyacrylamides can be prepared by homopolymerization of acrylamide.

Die Polymere der weiteren Flockungskomponente werden einzeln zugegeben, das heißt es wird entweder nur anionisches Polymer zugegeben oder nur kationisches Polymer. Die als weitere Flockungskomponente eingesetzten Polymere liegen also nicht in Form eines Koazervats vor. Gemäß einer Ausführungsform weist das als zusätzliche Flockungskomponente eingesetzte Polymer eine Gesamtladung auf, deren Vorzeichen zur Gesamtladung des Koazervat entgegengesetzt ist. Dem Betrag nach sind die Gesamtladungen des als zusätzliche Fällungskomponente eingesetzten Polymers und des Koazervat im Allgemeinen unterschiedlich. Bevorzugt werden kationische Polymere als zusätzliche Fällungskomponente zugegeben.The polymers of the further flocculation component are added individually, that is, either only anionic polymer is added or only cationic polymer. The polymers used as further flocculation component are thus not present in the form of a coacervate. According to one embodiment, the polymer used as an additional flocculation component has an overall charge whose sign is opposite to the total charge of the coacervate. In terms of amount, the total charges of the polymer used as an additional precipitating component and the coacervate are generally different. Preferably, cationic polymers are added as an additional precipitation component.

Die Zugabe der als zusätzliche Fällungskomponente eingesetzten Polymere bewirkt eine Ausflockung der Fasersuspension, wobei sich relativ große und lockere Flocken bilden können. Die Menge des anionischen oder kationischen Polymers wird so gewählt, dass die Flocken eine anionische bzw. kationische Gesamtladung erhalten.The addition of the polymers used as additional precipitation component causes a flocculation of the fiber suspension, which can form relatively large and loose flakes. The amount of the anionic or cationic polymer is chosen so that the flakes receive an anionic or cationic total charge.

Im Wesentlichen können als weitere Fällungskomponente kationische Polymere eingesetzt werden, wie sie bereits weiter oben als Bestandteil des Koazervats genannt wurden.Essentially cationic polymers can be used as further precipitation component, as they have already been mentioned above as part of the coacervate.

An sich können als weitere Fällungskomponente auch anionische Polymere verwendet werden, wobei hier ebenfalls anionische Polymere verwendet werden können, wie sie bereits weiter oben als Bestandteil des Koazervats genannt wurden.Anionic polymers can also be used as further precipitation component, in which case it is likewise possible to use anionic polymers, as already mentioned above as part of the coacervate.

Die als weitere Flockungskomponente eingesetzten Polymere sind vorzugsweise im Wesentlichen linear und weisen gemäß einer Ausführungsform ein Molekülgewicht von mehr als 500.000 g/mol, vorzugsweise ein Molekülgewicht von mehr als 1 × 106 g/mol und gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Molekülgewicht von mehr als 5 × 106 g/mol auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt das Molekülgewicht des als weitere Flockungskomponente eingesetzten Polymers weniger als 5 × 108 g/mol.The polymers used as further flocculation component are preferably substantially linear and, according to one embodiment, have a molecular weight of more than 500,000 g / mol, preferably a molecular weight of more than 1 × 10 6 g / mol and according to another embodiment, a molecular weight of more than 5 × 10 6 g / mol. According to a further embodiment, the molecular weight of the polymer used as further flocculation component is less than 5 × 10 8 g / mol.

Polymere zeigen meist kein einheitliches Molekülgewicht sondern weisen eine Molekülgewichtsverteilung auf. Die Angaben zum Molekülgewicht beziehen sich auf das zahlengemittelte mittlere Molekülgewicht des Polymers. Das Molekülgewicht lässt sich beispielsweise mit Hilfe von Größenausschlusschromatographie im Vergleich mit Standards ermitteln.Polymers usually show no uniform molecular weight but have a molecular weight distribution. The molecular weight data refers to the number average molecular weight of the polymer. The molecular weight can be determined, for example, with the aid of size exclusion chromatography in comparison with standards.

Die Menge des als weitere Flockungskomponente eingesetzten Polymers, vorzugsweise kationischen Polymers, wird, bezogen auf die Trockenmasse der Fasersuspension, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform größer als 0,03 Gew.-% gewählt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge des als weitere Flockungskomponente zugesetzten Polymers weniger als 0,5 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 0,2 Gew.-%. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Menge des als weitere Komponente des Flockungssystems zugesetzten Polymers im Bereich von 0,06 bis 0,15, gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,07 bis 0,12 Gew.-% gewählt.The amount of the polymer used as a further flocculation component, preferably cationic polymer, based on the dry mass of the fiber suspension, according to a preferred embodiment greater than 0.03 wt .-% selected. According to a preferred embodiment, the amount of added as a further flocculation polymer is less than 0.5 wt .-%, according to another embodiment, less than 0.2 wt .-%. According to a preferred embodiment, the amount of polymer added as a further component of the flocculation system is selected in the range of 0.06 to 0.15, in another embodiment in the range of 0.07 to 0.12 wt .-%.

Als zusätzliche Flockungskomponente geeignete kationische Polymere sind beispielsweise Polyethylenimine, die auch durch Aufpfropfen von Polyethylenglykol-bis-chlorhydrinether an den freien sekundären Aminogruppen weiter vernetzt werden können. Geeignet sind auch Polyvinylamine.Cationic polymers suitable as additional flocculation component are, for example, polyethyleneimines, which can also be further crosslinked by grafting polyethylene glycol bis-chlorohydrin ethers onto the free secondary amino groups. Also suitable are polyvinylamines.

Bevorzugte kationische Polymere sind beispielsweise Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate sowie Dialkylaminoalkyl(meth)acrylamide, welche in protonierter Form oder in Form eines quaternären Ammoniumsalzes zugegeben werden. Die an das Stickstoffatom gebundenen Alkylgruppen umfassen bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt ist die Alkylgruppe ausgewählt aus Methylgruppe und Ethylgruppe. Die Aminoalkylgruppe umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform 1 bis 8 Kohlenstoffatome. Besonders bevorzugt werden Dialkylaminoethyl(meth)acrylat, Dialkylaminomethyl(meth)acrylat sowie Dialkylamino-1,3-propyl(meth)acrylate eingesetzt. Zur Erzeugung einer permanenten kationischen Ladung ist das Stickstoffatom der Aminogruppe bevorzugt mit einer Methyl- oder einer Ethylgruppe alkyliert. Die kationischen Monomere werden bevorzugt mit neutralen Monomeren copolymerisiert, beispielsweise (Meth)acrylamid oder Alkyl(meth)acrylate, wie Methyl(meth)acrylat.Preferred cationic polymers are, for example, dialkylaminoalkyl (meth) acrylates and dialkylaminoalkyl (meth) acrylamides which are added in protonated form or in the form of a quaternary ammonium salt. The alkyl groups bonded to the nitrogen atom preferably comprise 1 to 4 carbon atoms. Most preferably, the alkyl group is selected from methyl group and ethyl group. The aminoalkyl group according to a preferred embodiment comprises 1 to 8 carbon atoms. Particular preference is given to using dialkylaminoethyl (meth) acrylate, dialkylaminomethyl (meth) acrylate and dialkylamino-1,3-propyl (meth) acrylates. To generate a permanent cationic charge, the nitrogen atom of the amino group is preferably alkylated with a methyl or an ethyl group. The cationic monomers are preferably copolymerized with neutral monomers, for example (meth) acrylamide or alkyl (meth) acrylates, such as methyl (meth) acrylate.

Als anionische Polymere können die bereits weiter oben genannten anionischen Polymere eingesetzt werden. As anionic polymers it is possible to use the anionic polymers already mentioned above.

Bei der Herstellung von Papier und Pappe wird bevorzugt in der Weise vorgegangen, dass zunächst eine wässrige Fasersuspension bereitgestellt wird, welche vorzugsweise einen Feststoffgehalt von mehr als 0,5 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform von mehr als 1 Gew.-% und gemäß einer noch weiteren Ausführungsform einen Feststoffgehalt im Bereich von 1 bis 3 Gew.-% aufweist.In the production of paper and paperboard, preference is given to initially providing an aqueous fiber suspension which preferably has a solids content of more than 0.5% by weight and more than 1% by weight according to a further embodiment a still further embodiment has a solids content in the range of 1 to 3 wt .-%.

Zur Fasersuspension wird bevorzugt zunächst das als weitere Komponente des Flockungssystems verwendete Polymer, bevorzugt ein kationisches Polymer, zugegeben. Die Zugabe des, vorzugsweise kationischen, Polymers bewirkt eine Ausflockung der Fasersuspension, wobei sich relativ große und lockere Flocken bilden. Diese Suspension großer Flocken wird dann bevorzugt Scherkräften ausgesetzt, wodurch die großen Flocken zu Mikroflocken zerteilt werden, die einer weiteren Einwirkung von Scherkräften widerstehen.To the fiber suspension, the polymer used as further component of the flocculation system, preferably a cationic polymer, is preferably added first. The addition of the preferably cationic polymer causes flocculation of the fiber suspension, forming relatively large and loose flocs. This large flake suspension is then preferably subjected to shear forces, thereby splitting the large flakes into microflakes which resist further exposure to shear forces.

Nach Herstellung der Mikroflocken wird die Suspension bevorzugt keinen hohen Scherkräften mehr ausgesetzt. Anschließend erfolgt dann die Zugabe der weiteren Komponenten des Flockungssystems, d. h. der anorganischen Mikrokomponente sowie des Koazervats.After preparation of the microflakes, the suspension is preferably no longer exposed to high shear forces. Subsequently, the addition of the further components of the flocculation system, ie. H. the inorganic microcomponent as well as the coacervate.

Die Zugabe der Komponenten des Flockungssystems erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sequentiell. Dabei wird vorzugsweise zuerst die anorganische Mikrokomponente und anschließend das Koazervat zur Fasersuspension gegeben.The addition of the components of the flocculation system is carried out sequentially according to a preferred embodiment. Preferably, first the inorganic microcomponent and then the coacervate are added to the fiber suspension.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zunächst eine wässrige Fasersuspension hergestellt, welche Fasern, vorzugsweise Cellulosefasern, sowie zumindest einen Füllstoff enthält. Die Fasersuspension wird dann zunächst durch Zugabe eines Polymers, vorzugsweise eines kationischen Polymers, welches als weitere Komponente des Flockungssystems dient, ausgeflockt. Die dabei entstehenden großen Flocken werden zu Mikroflocken zerteilt, indem die ausgeflockte Fasersuspension Scherkräften ausgesetzt wird. Dies kann beispielsweise durch Mischen erfolgen.According to a particularly preferred embodiment, an aqueous fiber suspension is initially prepared which contains fibers, preferably cellulose fibers, and at least one filler. The fiber suspension is then flocculated first by addition of a polymer, preferably a cationic polymer, which serves as a further component of the flocculation system. The resulting large flakes are cut into microflakes by exposing the flocculated fiber suspension to shear forces. This can be done for example by mixing.

Zur Suspension der Mikroflocken wird dann die anorganische Mikrokomponente, vorzugsweise ein Bentonit, welcher insbesondere bevorzugt eine hohe Quellbarkeit aufweist, gegeben. Die Menge der anorganischen Mikrokomponente, vorzugsweise die Bentonitmenge, wird dabei vorzugsweise im Bereich von 0,03 bis 0,5 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,05 bis 0,3 Gew.-% und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform im Bereich von 0,08 bis 0,2 Gew.-% gewählt. Die prozentualen Angaben beziehen sich auf das Trockengewicht der Fasersuspension. Die Zugabe der anorganischen Mikrokomponente erfolgt vorzugsweise in Form einer wässrigen Suspension, welche insbesondere bevorzugt einen Feststoffgehalt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% aufweist. Nach der Zugabe der anorganischen Mikrokomponente wird die ausgeflockte Suspension vorzugsweise nicht mehr geschert. Es erfolgt dann die Zugabe des Koazervats und anschließend wird die ausgeflockte Suspension in üblicher Weise auf ein Sieb ausgegossen, um eine Papierstruktur herzustellen. Die Papierstruktur wird dann in üblicher Weise zu einem Papier oder einer Pappe weiterverarbeitet. Dazu kann auf dem Fachmann bekannte Verfahren zurückgegriffen werden.For the suspension of the microflakes, the inorganic microcomponent, preferably a bentonite, which particularly preferably has a high swellability, is then added. The amount of the inorganic microcomponent, preferably the amount of bentonite, is preferably in the range of 0.03 to 0.5 wt .-% according to another embodiment in the range of 0.05 to 0.3 wt .-% and according to yet another Embodiment selected in the range of 0.08 to 0.2 wt .-%. The percentages are based on the dry weight of the fiber suspension. The addition of the inorganic microcomponent preferably takes place in the form of an aqueous suspension, which particularly preferably has a solids content in the range from 1 to 10% by weight. After the addition of the inorganic microcomponent, the flocculated suspension is preferably no longer sheared. The addition of the coacervate is then carried out and then the flocculated suspension is poured out in a customary manner onto a sieve in order to produce a paper structure. The paper structure is then processed in the usual way to a paper or a cardboard. For this purpose, methods known to the person skilled in the art can be used.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below by means of examples and with reference to the accompanying figures. Showing:

1: das Flockungsverhalten der Probe 13 in Abhängigkeit von der Zeit, ermittelt für verschiedene Verhältnisse polymeres Anion/polymeres Kation durch Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 500 nm; 1 : the flocculation behavior of sample 13 as a function of time, determined for different ratios of polymeric anion / polymer cation by determination of the absorption at a wavelength of 500 nm;

2: das Flockungsverhalten der Probe 220 in Abhängigkeit von der Zeit, ermittelt für verschiedene Verhältnisse polymeres Anion/polymeres Kation durch Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 500 nm; Zugabe des Koazervats erfolgt bei 1412 s, nachdem sich die Absorption des PCC stabilisiert hat; 2 the flocculation behavior of the sample 220 as a function of time, determined for different ratios of polymeric anion / polymer cation by determination of the absorption at a wavelength of 500 nm; Addition of the coacervate occurs at 1412 s after the absorption of the PCC has stabilized;

3: das Flockungsverhalten der Proben 205 und 210 in Abhängigkeit von der Zeit, ermittelt durch Bestimmung der Absorption bei einer Wellenlänge von 500 nm; 3 : the flocculation behavior of samples 205 and 210 as a function of time, determined by determination of the absorption at a wavelength of 500 nm;

4: eine Darstellung der Flockungszeit T50 für verschiedene Koazervate; die Messung wurde für verschiedene Verhältnisse polymeres Anion/polymeres Kation durchgeführt; 4 : a representation of the flocculation time T 50 for different coacervates; the measurement was carried out for different ratios of polymeric anion / polymeric cation;

5: eine Darstellung des Flockungsindex in Abhängigkeit der Ladung des untersuchten Koazervats; 5 : a representation of the flocculation index as a function of the charge of the investigated coacervate;

6: Die Ergebnisse von Entwässerungsversuchen 6 : The results of drainage tests

Messmethoden:Measurement Methods:

Bestimmung des Molekülgewichts der Polymere:Determination of the molecular weight of the polymers:

Das Molekülgewicht der Polymere wird durch Größenausschlusschromatographie und Vergleich mit Standardpolymeren bestimmt.The molecular weight of the polymers is determined by size exclusion chromatography and comparison with standard polymers.

Bestimmung der PartikelgrößenverteilungDetermination of the particle size distribution

Die Partikelgrößenverteilung wird über Lichtstreuung mit handelsüblichen Zetasizern (3000 HS, Zetamaster S, Malvern Instruments) nach Herstellerangaben bestimmt.The particle size distribution is determined by light scattering with commercially available Zetasizers (3000 HS, Zetamaster S, Malvern Instruments) according to the manufacturer's instructions.

Die detektierte Laserlicht Streuung genügend verdünnter Suspension erlaubt eine zeitliche Verteilung der Laserintensität, die mit der Teilchengröße bzw. Partikelgrößenverteilung korreliert.The detected laser light scattering of sufficiently diluted suspension allows a temporal distribution of the laser intensity, which correlates with the particle size or particle size distribution.

Bestimmung des ZetapotenzialsDetermination of the zeta potential

Das Zetapotenzial wird mit Hilfe der Laser Doppler Anemometrie (LDA) bestimmt. Dabei wird die elektrophoretische Wanderungsgeschwindigkeit von Colloiden bzw. Koazervaten in Suspension gemessen. Aus dieser Colloid-Geschwindigkeit kann auf das Zetapotenzial geschlossen werden.The zeta potential is determined by means of laser Doppler anemometry (LDA). The electrophoretic migration rate of colloids or coacervates is measured in suspension. From this colloid speed can be concluded that the zeta potential.

Zum Einsatz kam der Zetamaster S (Malvern Instruments) und der Zetasizer 3000HS (Malvern Instruments).The Zetamaster S (Malvern Instruments) and the Zetasizer 3000HS (Malvern Instruments) were used.

Spezifische Oberfläche und PorenradienverteilungSpecific surface and pore radius distribution

Die spezifische Oberfläche wurde nach dem BET-Verfahren (Ein-Punkt-Verfahren unter Verwendung von Stickstoff gemäß DIN 66131 , Mehrpunktbestimmung) unter Verwendung eines automatischen Stickstoffporosimeters (Micromeritics, Typ ASAP 2010) bestimmt. Das Porenvolumen wurde nach dem BJH-Verfahren ( E. P. Barrett, L. G. Joyner, P. P. Hienda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373 ) bestimmt. Porenvolumina für bestimmte Porenradienbereiche wurden durch Aufsummieren inkrementeller Porenvolumina bestimmt, welche nach BJH aus der Adsorptionsisotherme bestimmt wurden. Das gesamte Poremvolumen bezieht sich auf Poren mit einem Durchmesser von 2 bis 7500 nmThe specific surface area was measured by the BET method (one-point method using nitrogen according to DIN 66131 , Multipoint determination) using an automatic nitrogen porosimeter (Micromeritics, type ASAP 2010). The pore volume was determined by the BJH method ( EP Barrett, LG Joyner, PP Hienda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373 ) certainly. Pore volumes for certain pore radius ranges were determined by summing up incremental pore volumes, which were determined from the adsorption isotherm by BJH. The total pore volume refers to pores with a diameter of 2 to 7500 nm

Montmorillonitgehaltmontmorillonite

Bestimmung des Montmorillonitgehalts über die MethylenblauadsorptionDetermination of montmorillonite content via methylene blue adsorption

Der Methylenblauwert ist ein Maß für die innere Oberfläche der Tonmaterialien.The methylene blue value is a measure of the inner surface of the clay materials.

a) Herstellung einer Tetranatriumdiphosphat-Lösunga) Preparation of a tetrasodium diphosphate solution

5,41 g Tetranatriumdiphosphat werden auf 0,001 g genau in einen 1000 ml Messkolben eingewogen und unter Schütteln bis zur Eichmarke mit dest. Wasser aufgefüllt.5.41 g tetrasodium diphosphate are weighed to 0.001 g exactly in a 1000 ml volumetric flask and shaking to the mark with dist. Water filled up.

b) Herstellung einer 0,5%-igen Methylenblaulösungb) Preparation of a 0.5% methylene blue solution

In einem 2000 ml Becherglas werden 125 g Methylenblau in ca. 1500 ml dest. Wasser gelöst. Die Lösung wird abdekantiert und auf 25 l mit dest. Wasser aufgefüllt.In a 2000 ml beaker, 125 g of methylene blue in about 1500 ml dest. Water dissolved. The solution is decanted off and distilled to 25 l with dist. Water filled up.

0,5 g feuchter Testbentonit mit bekannter innerer Oberfläche werden in einem Erlenmeyerkolben auf 0,001 g genau eingewogen. Es werden 50 ml Tetranatriumdiphosphatlösung zugegeben und die Mischung 5 Minuten zum Sieden erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden 10 ml 0,5 molare H2SO4 zugegeben und 80 bis 95% des zu erwartenden Endverbrauchs an Methylenblaulösung zugegeben. Mit dem Glasstab wird ein Tropfen der Suspension aufgenommen und auf ein Filterpapier gegeben. Es bildet sich ein blau-schwarzer Fleck mit einem farblosen Hof. Es wird nun in Portionen von 1 ml weitere Methylenblaulösung zugegeben und die Tüpfelprobe wiederholt. Die Zugabe erfolgt solange, bis sich der Hof leicht hellblau färbt, also die zugegebene Methylenblaumenge nicht mehr vom Testbentonit absorbiert wird.0.5 g of wet test bentonite with a known internal surface are weighed to the nearest 0.001 g in an Erlenmeyer flask. Add 50 ml of tetrasodium diphosphate solution and heat the mixture to boiling for 5 minutes. After cooling to room temperature, 10 ml of 0.5 molar H 2 SO 4 are added and 80 to 95% of the expected final consumption of methylene blue solution is added. With the glass rod, a drop of the suspension is taken and placed on a filter paper. It forms a blue-black spot with a colorless yard. It is then added in portions of 1 ml more Methylenblaulösung and repeated the dot sample. The addition takes place until the yard turns slightly light blue, so that the added Methylenblaumenge is no longer absorbed by the test bentonite.

c) Prüfung von Tonmaterialien c) Testing of clay materials

Die Prüfung des Tonmaterials wird in der gleichen Weise durchgeführt wie für den Testbentonit. Aus der verbrauchten Menge an Methylenblaulösung lässt sich die innere Oberfläche des Tonmaterials berechnen.The test of the clay material is carried out in the same way as for the test bentonite. From the used amount of methylene blue solution, the inner surface of the clay material can be calculated.

381 mg Methylenblau/g Ton entsprechen nach diesem Verfahren einem Gehalt von 100% Montmorillonit. Herstellung der Koazervate381 mg methylene blue / g clay correspond to a content of 100% montmorillonite according to this method. Production of coacervates

a) Herstellung von Polymerlösungena) Preparation of polymer solutions

Allgemeine HerstellungsvorschriftGeneral manufacturing instructions

Herstellung von PolymerstammlösungenPreparation of polymer stock solutions

Von den in Tabelle 1 aufgeführten Polymeren wurde jeweils eine Polymerstammlösung hergestellt, in einer Konzentration von 1 g Polymer/L Lösung, gelöst in wahlweise dest. Wasser oder Salzlösung (0,2 M wässriger NaCl), eingestellt auf pH 7 mit HCl oder NaOH.Of the polymers listed in Table 1, a polymer stock solution was prepared in each case, in a concentration of 1 g of polymer / L solution, dissolved in optionally dist. Water or brine (0.2 M aqueous NaCl) adjusted to pH 7 with HCl or NaOH.

Figure DE102012012561A1_0004
Figure DE102012012561A1_0004

b) Herstellung von Koazervaten b) Production of coacervates

Die Herstellung der Koazervate erfolgte durch Zusammenmischen von Stammlösungen der kationischen und anionischen Polymere in bestimmten Volumenverhältnissen in Probengläsern mit 50 ml Volumen. Die Koazervate wurden pro Polymerkombination jeweils mit drei Polymerverhältnissen hergestellt. Da nicht für alle Polymere das Molekülgewicht bekannt war, wurden die Verhältnisse in mPK/mPA eingestellt (Volumenmenge). Für die Herstellung von jeweils 4 ml Koazervatlösung wurden die Mengen wie in der Tabelle 2 angegeben gemischt, wobei immer die Kationen- in die überschüssige Anionenlösung gegeben wurde. Tabelle 2: für die Herstellung von Koazervaten eingesetzte Volumina der Polymerstammlösungen Nummer Polykation Volumen Polyanion Volumen Verhältnis [μl] [μl] [PKation/PAnion] 1 1590 2410 0.66 2 992 3005 0.33 3 667 3335 0.2 Coacervates were prepared by mixing together stock solutions of the cationic and anionic polymers in specific volume ratios in 50 ml volume sample jars. The coacervates were prepared per polymer combination, each with three polymer ratios. Since the molecular weight was not known for all polymers, the ratios were set in mPK / mPA (volume amount). For the preparation of each 4 ml of coacervate solution, the amounts were mixed as indicated in Table 2, always adding the cation to the excess anion solution. Table 2: volumes of polymer stock solutions used for the preparation of coacervates number Polycation volume Polyanion volume relationship [.Mu.l] [.Mu.l] [PKation / Panion] 1 1590 2410 0.66 2 992 3005 12:33 3 667 3335 0.2

Es wurden jeweils zwei Chargen angesetzt. Für die Herstellung der ersten Charge wurde deionisiertes Wasser verwendet. Die Herstellung der anderen Charge erfolgte unter Verwendung von 0.2 M wässriger NaCl-Lösung.There were two batches each. Deionized water was used to make the first batch. The other batch was prepared using 0.2 M aqueous NaCl solution.

Die verschlossenen 50 ml Probengläser wurden über Nacht auf einem Schüttler bewegt. Nach vollständigem Lösen wurden die Proben bei 40°C im Ultraschall ausgegast.The sealed 50 ml test tubes were moved overnight on a shaker. After complete dissolution, the samples were outgassed at 40 ° C by ultrasound.

Für die Retention- und Drainageversuche wurden die in Tabelle 3 zusammengefassten Koazervate ausgewählt. Tabelle 3: Koazervate für Retention- und Drainageversuche Probe Polyanion Polykation Ladungs-Verhältnis [Kation/Anion] Konzentration [g/l] 013K FP 3230 S FO 4290 PG 2 0.5 1 (0.1%) 0.4 0.3 0.2 205K AB 995 V Alcofix 0.66 10 (1%) 210K Sokalan CP 45 Alcofix 0.33 10 (1%) In 0.2 M NaCl 220K Satialgine S 1600 FO 4190 PG 1 0.5 10 (1%) In 0.2 M NaCl 0.4 0.3 0.2 For the retention and drainage experiments, the coacervates summarized in Table 3 were selected. Table 3: Coacervates for retention and drainage experiments sample polyanion polycation Charge Ratio [Cation / Anion] Concentration [g / l] 013K FP 3230 S FO 4290 PG 2 0.5 1 (0.1%) 0.4 0.3 0.2 205K FROM 995 V Alcofix 0.66 10 (1%) 210K Sokalan CP 45 Alcofix 12:33 10 (1%) in 0.2 M NaCl 220K Satialgine S 1600 FO 4190 PG 1 0.5 10 (1%) in 0.2 M NaCl 0.4 0.3 0.2

Von den in Tabelle 3 genannten Koazervaten wurde die Partikelgröße bzw. die Partikelgrößenverteilung mit Hilfe eines Zetasizers bestimmt. Von jeder Probe wurden 2 Bestimmungen mit jeweils 3 Messungen durchgeführt. Es wurde jeweils die Messung für die Auswertung verwendet, welche den geringsten Polydispersitätsindex aufwies. In Tabelle 4 sind jeweils die Werte für die Maxima der Partikelgrößenverteilung angegeben. Die Auswertung wurde nach Volumen bestimmt, d. h. wie groß der prozentuale Anteil der gebildeten Koazervate im bestimmten Volumen ist. Tabelle 4: Partikelgrößenverteilung der Koazervate Probe PK/PA Masse Ladung Peakauswertung (bezogen auf Volumen), Mittelwert in nm PDI Peak Fläche Mittelw Breite 13 0,66 1 1,5 742,7 414,7 1,000 0,31 2 98,2 5407,4 2563,9 205 0,66 1 64,8 468,1 228,8 1,000 0,38 2 35,2 1277,6 726,3 1,000 210 0,33 1 39,5 22,3 8,9 0,195 0,18 2 60,5 208,9 98,4 220 0,66 1 3,0 56,6 12,4 1,000 0,16 2 4,9 685,6 358,3 3 92,1 3369,9 1856,1 PDI: Polydispersitätsindex
PK: kationisches Polymer
PA: anionisches Polymer
Of the coacervates listed in Table 3, the particle size or particle size distribution was determined by means of a Zetasizer. From each sample, 2 determinations were made with 3 measurements each. In each case the measurement was used for the evaluation, which had the lowest polydispersity index. Table 4 shows in each case the values for the maxima of the particle size distribution. The evaluation was determined by volume, ie the percentage of coacervates formed in the given volume. Table 4: Particle size distribution of coacervates sample PK / PA mass charge Peak evaluation (in terms of volume), mean value in nm PDI peak area Mean width 13 0.66 1 1.5 742.7 414.7 1,000 0.31 2 98.2 5,407.4 2,563.9 205 0.66 1 64.8 468.1 228.8 1,000 0.38 2 35.2 1,277.6 726.3 1,000 210 0.33 1 39.5 22.3 8.9 0.195 0.18 2 60.5 208.9 98.4 220 0.66 1 3.0 56.6 12.4 1,000 0.16 2 4.9 685.6 358.3 3 92.1 3,369.9 1,856.1 PDI: polydispersity index
PK: cationic polymer
PA: anionic polymer

Stabilität der Koazervatdispersion/TrübungsauswertungStability of coacervate dispersion / turbidity evaluation

Die in Tabelle 3 aufgeführten Proben wurden in Probengläschen verschlossen 6 Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt. Die Stabilität der Koazervate wurde nach Herstellung der Koazervate und anschließend täglich bewertet. Dabei wurde die in Tabelle 5 aufgeführte Bewertung verwendet. Tabelle 5: Bewertungsmaßstab für die Beurteilung der Stabilität von Koazervaten Wert Zustand 0 Klar 1 Trüb 2 Flockung/Fäden 3 Klumpen 4 Flocken + Klumpen 5 Trüb + Flocken 6 Trüb + Klumpen The samples listed in Table 3 were stored in vials sealed for 6 days at room temperature. The stability of the coacervates was assessed after preparation of the coacervates and then daily. The evaluation listed in Table 5 was used. Table 5: Standard of evaluation for the assessment of the stability of coacervates value Status 0 Clear 1 cloudy 2 Flocculation / threads 3 lump 4 Flakes + lumps 5 Turbid + flakes 6 Cloudy + lumps

Die Auswertung der Stabilitätsmessungen ist in Tabelle 6 zusammengefasst. Tabelle 6: Stabilität der Koazervatdispersion in Abhängigkeit von der Zeit Probe PK/PA Ladung 10 Min. Tag 2 Tag 3 Tag 6 13 0,2 1 1 0 1 0,33 1 1 1 1 0,66 1 1 1 1 205 0,66 1 1 1 1 210 0,33 0 0 0 0 220 0,2 1 0 0 0 0,33 1 1 1 2 0,66 1 1 1 0 The evaluation of the stability measurements is summarized in Table 6. Table 6: Stability of coacervate dispersion as a function of time sample PK / PA charge 10 minutes day 2 Day 3 Day 6 13 0.2 1 1 0 1 0.33 1 1 1 1 0.66 1 1 1 1 205 0.66 1 1 1 1 210 0.33 0 0 0 0 220 0.2 1 0 0 0 0.33 1 1 1 2 0.66 1 1 1 0

Bestimmung des ZetapotentialsDetermination of the zeta potential

Von ausgewählten Proben wurde das Zetapotential bestimmt. Die ermittelten Werte sind in Tabelle 7 zusammengefasst. Tabelle 7: Zetapotential ausgewählter Proben Probe PK/PA (Ladung) NaCl (M) Zetapotential [mV] 13 0,2 0,0 –56,1 205 0,66 0,0 –69,4 210 0,33 0,2 –11,9 220 0,2 0,2 –39,2 0,33 0,2 –30,8 0,66 0,2 –23,0 Selected samples were used to determine the zeta potential. The values determined are summarized in Table 7. Table 7: Zeta potential of selected samples sample PK / PA (charge) NaCl (M) Zeta potential [mV] 13 0.2 0.0 -56.1 205 0.66 0.0 -69.4 210 0.33 0.2 -11.9 220 0.2 0.2 -39.2 0.33 0.2 -30.8 0.66 0.2 -23.0

Die Zetapotentiale der Koazervate sind alle anionisch, doch treten deutliche Unterschiede auf. Da der pH-Wert der Proben eingestellt war, wurden die Proben direkt vermessen. Die Messungen an Proben, welche NaCl enthielten, dürfen nicht mit salzfreien Proben verglichen werden, da NaCl die Ladung der Koazervatpartikel stark abschirmt.The zeta potentials of the coacervates are all anionic, but distinct differences occur. Since the pH of the samples was adjusted, the samples were measured directly. Measurements on samples containing NaCl should not be compared to salt-free samples as NaCl strongly shields the charge of the coacervate particles.

Versuche zur Fällung von gefälltem Calciumcarbonat (PCC) mit KoazervatenAttempts to precipitate precipitated calcium carbonate (PCC) with coacervates

Vorversuch: AbsinkgeschwindigkeitPreliminary test: Decline speed

Für die Flockungsversuche wurde eine Suspension von gefälltem Calciumcarbonat (PCC) in entionisiertem Wasser hergestellt, welche eine Konzentration von 0,1 Gew.-% aufwies. Für die Flockungsversuche wurde jeweils 20 ml der Stammlösung in ein Probenglas gefüllt. Zu jedem Probenglas wurde anschließend in einem Verhältnis Koazervat/PCC von 1:2500, die in Tabelle 3 zusammengefassten Koazervate gegeben und die Absinkgeschwindigkeit des PCC in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengefasst.For the flocculation experiments, a suspension of precipitated calcium carbonate (PCC) in deionized water was prepared which had a concentration of 0.1% by weight. For the flocculation experiments, 20 ml of the stock solution were each filled into a sample jar. To each sample glass was then added in a coacervate / PCC ratio of 1: 2500, the coacervates summarized in Table 3, and the rate of descent of the PCC as a function of time was determined. The results are summarized in Table 8.

Probe 13 wies ein Ladungsverhältnis PK/PA = 0,66, Probe 205 ein Ladungsverhältnis PK/PA = 0,66, Probe 210 ein Ladungsverhältnis PK/PA = 0,33 und Probe 220 ein Ladungsverhältnis PK/PA = 0,66 auf. Außerdem wurde eine Nullprobe untersucht, der kein Koazervat zugegeben wurde. Tabelle 8: Absinkgeschwindigkeit von PCC nach Zugabe von Koazervaten; es wurde jeweils der Abstand (mm) der Obergrenze der Partikelsuspension zur Oberfläche des Flüssigkeitsstandes im Probenglas bestimmt T (s) 15 30 45 60 75 90 105 120 180 240 300 2K/PA Flockung NP 0 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 - Nein 13 1 1 1 2 2 3 3 3 4 5 5 0,66 Ja 205 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 0,66 Nein 210 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2,5 3 0,33 Nein 220 0 0 1 1 1 1 1 2 3 4 5 0,66 ja Sample 13 had a charge ratio PK / PA = 0.66, Sample 205 a charge ratio PK / PA = 0.66, Sample 210 a charge ratio PK / PA = 0.33 and Sample 220 a charge ratio PK / PA = 0.66. In addition, a blank sample was examined to which no coacervate was added. Table 8: Decrease rate of PCC after addition of coacervates; in each case the distance (mm) of the upper limit of the particle suspension to the surface of the liquid level in the sample glass was determined T (s) 15 30 45 60 75 90 105 120 180 240 300 2K / PA flocculation NP 0 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 - No 13 1 1 1 2 2 3 3 3 4 5 5 0.66 Yes 205 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 3 0.66 No 210 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2.5 3 0.33 No 220 0 0 1 1 1 1 1 2 3 4 5 0.66 Yes

Die Proben 13 und 220 zeigen eine schnelle sichtbare Flockung, während die Proben 205 und 210 im Absinkverhalten der Nullprobe (NP) entsprechen. Samples 13 and 220 show fast visible flocculation, while samples 205 and 210 are equal in descent behavior to the blank sample (NP).

Flockungsverhalten in Abhängigkeit von der PartikelladungFlocculation behavior as a function of the particle charge

Mit den in Tabelle 3 aufgeführten Koazervaten wurde das Flockungsverhalten von PCC untersucht. Dazu wurden in einer Quarzküvette 2000 μl einer 0,05 Gew.-% Suspension von PCC in entionisiertem Wasser vorgelegt und die Küvette in die Messkammer eines UV-Spektrometers eingesetzt. Für die Kinetikmessungen wurde die Absorption bei einer Wellenlänge von 500 nm gemessen. Nachdem sich die Absorption des PCC stabilisiert hatte, wurden bei t = 1412 Sekunden 4 μl einer Dispersion des Koazervats zugegeben. Die Dispersion wies einen Anteil von 0,01 Gew.-% Koazervat auf. Dies entspricht einem Verhältnis Koazervat/PCC von 1:2500. Die Abnahme der Absorption ist für die verschiedenen Koazervate in den 1 bis 3 dargestellt.With the coacervates listed in Table 3, the flocculation behavior of PCC was investigated. For this purpose, 2000 μl of a 0.05% by weight suspension of PCC in deionized water were introduced into a quartz cuvette and the cuvette was inserted into the measuring chamber of a UV spectrometer. For the kinetic measurements, the absorption was measured at a wavelength of 500 nm. After the absorption of the PCC had stabilized, 4 μl of a coacervate dispersion was added at t = 1412 seconds. The dispersion had a proportion of 0.01% by weight of coacervate. This corresponds to a coacervate / PCC ratio of 1: 2500. The decrease of absorption is different for the coacervates 1 to 3 shown.

Die Proben 13 und 220 zeigen eine kurze Flockungszeit. Bei den Proben 205 und 210 wurde nur eine schwache Flockenbildung beobachtet, welche auch darauf beruht, dass die mit den Koazervaten 205 und 210 gebildeten Flocken vor allem sehr klein sind. Die Ergebnisse der Flockungsexperimente sind in Tabelle 9 zusammengefasst.

Figure DE102012012561A1_0005
Samples 13 and 220 show a short flocculation time. In samples 205 and 210, only a slight flocculation was observed, which is also due to the fact that the flocs formed with the coacervates 205 and 210 are, above all, very small. The results of the flocculation experiments are summarized in Table 9.
Figure DE102012012561A1_0005

Zur besseren Vergleichbarkeit der Experimente ist in Tabelle 9 ein Flockungsindex FFlocken aufgenommen. Der Index berechnet sich wie folgt:

Figure DE102012012561A1_0006
For better comparability of the experiments a flocculation index F flakes is recorded in Table 9. The index is calculated as follows:
Figure DE102012012561A1_0006

In 4 ist die Flockungszeit T50 für die in Tabelle 3 beschriebenen Koazervate gegenüber der Ladung des jeweiligen Koazervats aufgetragen. Die Flockungszeit T50 ist definiert als die T50-Zeit des Äquivalenzpunktes subtrahiert der Zeit bei der Zugabe des Koazervats. In 5 ist für die in Tabelle 3 beschriebenen Koazervate der Flockungsindex gegenüber der Ladung aufgetragen.In 4 the flocculation time T 50 for the coacervates described in Table 3 is plotted against the charge of the respective coacervate. The flocculation time T 50 is defined as the T 50 time of the equivalence point subtracts the time of addition of the coacervate. In 5 For the coacervates described in Table 3, the flocculation index is plotted against the charge.

Die Probe 13 zeigt von den untersuchten Koazervaten die kürzeste Flockungszeit T50. Bei einem Ladungsverhältnis von 0,3 beträgt die Flockungszeit T50 20,6 Sekunden. Die Flockung wäre demnach nach 41,2 Sekunden abgeschlossen. Der Flockungsindex nimmt mit zunehmender Ladung geringfügig zu.Sample 13 shows the shortest flocculation time T 50 of the investigated coacervates. At a charge ratio of 0.3, the flocculation time T 50 is 20.6 seconds. The flocculation would therefore be completed after 41.2 seconds. The flocculation index increases slightly with increasing charge.

Die Probe 205 liefert mit einem Flockungsindex von 0.3, einer Flockungszeit T50 von 82.3 Sekunden, einer vollständigen Flockung nach 164.6 Sekunden bei einer Ladung von 0.66 ein schlechtes Flockungsverhalten.Sample 205, with a flocculation index of 0.3, a flocculation time T 50 of 82.3 seconds, a complete flocculation after 164.6 seconds at a charge of 0.66, gives a poor flocculation behavior.

Das Flockungsverhalten der Probe 210 ist mit einem Flockungsindex von 0.2, einer Flockungszeit T50 von 130.6 Sekunden, was einer vollständigen Flockung nach 261.2 Sekunden entspricht bei einer Ladung von 0.33 schlechter als das der Probe 205The flocculation behavior of the sample 210 with a flocculation index of 0.2, a flocculation time T 50 of 130.6 seconds, which corresponds to a complete flocculation after 261.2 seconds at a load of 0.33 worse than that of the sample 205

Die Probe 220 zeigt, ähnlich der Probe 13, ein gut sichtbares Flockungsverhalten, jedoch bei deutlich erhöhter Flockungszeit. Die Flockungszeit T50 nimmt bei der Probe 220 mit zunehmendem Ladungsverhältnis ab. Der Flockungsindex verschiebt sich mit zunehmendem Ladungsverhältnis zu höheren Werten, d. h. das Flockungsverhalten verbessert sich. (Flockungsindex: 0.63; Flockungszeit T50: 100.3 Sekunden; vollständige Flockung: 200.6 Sekunden; Ladung: 0.5).The sample 220 shows, similar to the sample 13, a well visible flocculation behavior, but with significantly increased flocculation time. The flocculation time T 50 decreases in the sample 220 with increasing charge ratio. The flocculation index shifts to higher values as the charge ratio increases, ie the flocculation behavior improves. (Flocculation index: 0.63, flocculation time T 50 : 100.3 seconds, full flocculation: 200.6 seconds, charge: 0.5).

Retentionsversucheretention tests

Herstellung der KoazervateProduction of coacervates

a) Herstellung Koazervat (Probe 013K – 1 g/l): Ladungsbereich 0.1 bis 0.8a) Preparation coacervate (sample 013K - 1 g / l): loading range 0.1 to 0.8

Es wurden Koazervate mit dem Polyanion „FP3230 S” und dem Polykation „FO 4290 PG2” hergestellt.Coacervates were prepared with the polyanion "FP3230 S" and the polycation "FO 4290 PG2".

Zur Untersuchung, ob die Ladung des Koazervats Einfluss auf die Flockung besitzt, wurden Koazervate in einem Ladungsverhältnisbereich zwischen 0.1 bis 0.8 hergestellt. Die Details der Herstellung sind in Tabelle 10 zusammengefasst. Tabelle 10: Herstellung von Koazervaten (Probe 13) mit unterschiedlichem Ladungsverhältnis PA/PK; Konzentration 1 g/l

Figure DE102012012561A1_0007
To investigate whether the charge of the coacervate has any influence on the flocculation, coacervates were prepared in a charge ratio range of 0.1 to 0.8. The details of the preparation are summarized in Table 10. Table 10: Preparation of coacervates (sample 13) with different charge ratio PA / PK; Concentration 1 g / l
Figure DE102012012561A1_0007

Für die Herstellung der Koazervate wurde jeweils eine Stammlösung des polymeren Anions und des polymeren Kations in einer Konzentration von 1 g/l angesetzt. Um ein vollständiges Auflösen der Polymere zu erreichen, wurden die Stammlösungen einen Tag bei Raumtemperatur gerührt bzw. geschüttelt. Nachdem sich die Polymere vollständig gelöst hatten, erfolgte eine Einstellung mit HCl bzw. NaOH auf pH 7.0. Zur Herstellung der Koazervate mit den gewünschten Ladungsverhältnissen wurden die Stammlösungen im in Tabelle 10 angegebenen Verhältnis gemischt. Um eine vollständige Ausbildung der Koazervate zu gewährleisten, erfolgte eine Inkubation über Nacht auf dem Schüttler. For the preparation of the coacervates in each case a stock solution of the polymeric anion and the polymeric cation in a concentration of 1 g / l was used. In order to achieve a complete dissolution of the polymers, the stock solutions were stirred or shaken for one day at room temperature. After the polymers had completely dissolved, it was adjusted to pH 7.0 with HCl or NaOH. To prepare the coacervates with the desired charge ratios, the stock solutions were mixed in the ratio indicated in Table 10. To ensure complete coacervate formation, incubate overnight on the shaker.

b) Herstellung Koazervat (Probe 220 – 10 g/l in 0.2 M NaCl); Ladungsverhältnisbereich 0.2 bis 0.5b) preparation of coacervate (sample 220-10 g / l in 0.2 M NaCl); Charge ratio range 0.2 to 0.5

Es wurden in einem Ladungsverhältnisbereich von 0.2 bis 0.5 Koazervate hergestellt. Das Polyanion „Satialgine S 1600” und das Polykation „FO 4190 PG 1” wurden jeweils in 0.2 M NaCl Lösung gelöst. Jeder Ansatz wurde mit einem Volumen von 220 ml angesetzt. Die Details zur Herstellung der Koazervate sind in Tabelle 11 zusammengefasst. Tabelle 11: Herstellung von Koazervaten der Probe 220 mit einem Ladungsverhältnis 0,2 bis 0,5 Probe 220 Monomer [g/mol] K/A Kation FO4190PG1 832 4.2020202 Anion Satialgine S 1600 198 Verhältnis Ladung Masse Anion [ml] Kation [ml] 0.5 2.101010101 70.94462541 149.055375 0.4 1.680808081 82.06480784 137.935192 0.3 1.260606061 97.31903485 122.680965 0.2 0.84040404 119.5389682 100.461032 Summe 369.8674363 510.132564 Coacervates were prepared in a charge ratio range of 0.2 to 0.5. The polyanion "Satialgine S 1600" and the polycation "FO 4190 PG 1" were each dissolved in 0.2 M NaCl solution. Each batch was set at a volume of 220 ml. The details of the preparation of the coacervates are summarized in Table 11. Table 11: Preparation of coacervates of sample 220 with a charge ratio of 0.2 to 0.5 Sample 220 Monomer [g / mol] K / A cation FO4190PG1 832 4.2020202 anion Satialgine S 1600 198 relationship charge Dimensions Anion [ml] Cation [ml] 0.5 2.101010101 70.94462541 149.055375 0.4 1.680808081 82.06480784 137.935192 0.3 1.260606061 97.31903485 122.680965 0.2 0.84040404 119.5389682 100.461032 total 369.8674363 510.132564

Die eingewogenen Polymere wurden mit einer 0.2 M NaCl Lösung auf 10 g/l verdünnt. Um die Polymere vollständig aufzulösen, wurden die Proben für einen Tag stark gerührt/geschüttelt.The weighed polymers were diluted to 10 g / l with a 0.2 M NaCl solution. To completely dissolve the polymers, the samples were vigorously agitated / shaken for one day.

Erst nachdem die Polymere vollständig gelöst waren, erfolgte die pH-Wert Einstellung mit HCl bzw. NaOH auf pH 7.0. Die Polymerlösungen wurden im in Tabelle 11 angegeben Verhältnis gemischt, um Koazervate im gewünschten Ladungsverhältnis zu erhalten. Die Koazervatbildung erfolgt über Nacht auf dem Schüttler.Only after the polymers were completely dissolved, the pH adjustment was carried out with HCl or NaOH to pH 7.0. The polymer solutions were mixed in the ratio shown in Table 11 to obtain coacervates in the desired charge ratio. The coacervation takes place overnight on the shaker.

c) Herstellung Koazervat (Probe 205 – 10 g/l); Ladungsverhältnis: 0.66c) preparation coacervate (sample 205-10 g / l); Charge ratio: 0.66

Das Koazervat der Probe 205 wurde mit einem Ladungsverhältnis 0.66 aus dem Polyanion „AB 995 V” und dem Polykation „Alcofix” hergestellt. Die Konzentration des Koazervats in der Probe betrug 10 g/l. Die Bedingungen für die Herstellung sind in Tabelle 12 zusammengefasst. Tabelle 12: Herstellung der Probe 205 Probe Poly-Anion Poly-Kation K/A Ladungsverhält. Masse-Verhält. Anion [ml] Kation [ml] 205 AB 995 V Alcofix 1.712 0.66 1.13043 103.266 116.734 The coacervate of sample 205 was prepared with a charge ratio of 0.66 from the polyanion "AB 995 V" and the polycation "Alcofix". The concentration of coacervate in the sample was 10 g / l. The conditions for the preparation are summarized in Table 12. Table 12: Preparation of sample 205 sample Poly-anion Poly-cation K / A Behaves charge. Mass behaves. Anion [ml] Cation [ml] 205 FROM 995 V Alcofix 1712 0.66 1.13043 103266 116734

Die eingewogenen Polymere wurden mit entionisiertem Wasser auf 10 g/l verdünnt. Die Proben wurden bei Raumtemperatur für einen Tag stark gerührt/geschüttelt, sodass sich die Polymere vollständig auflösten. Nach Einstellung des pH-Wertes mit HCl bzw. NaOH auf pH 7.0 wurden die beiden Polymerlösungen im in Tabelle 12 angegeben Volumenverhältnis so gemischt, dass ein Koazervat mit dem gewünschten Ladungsverhältnis von 0,66 resultierte. Die Koazervatbildung erfolgte über Nacht auf dem Schüttler.The weighed polymers were diluted to 10 g / l with deionized water. The samples were vigorously stirred / shaken at room temperature for one day so that the polymers completely dissolved. After adjustment of the pH with HCl or NaOH to pH 7.0, the two polymer solutions were mixed in the volume ratio indicated in Table 12 so that a coacervate with the desired charge ratio of 0.66 resulted. The coacervation took place overnight on the shaker.

d) Herstellung Koazervat (Probe 210 – 10 g/l in 0.2 M NaCl); Ladungsverhältnis: 0.33 d) preparation of coacervate (sample 210-10 g / l in 0.2 M NaCl); Charge ratio: 0.33

Das Koazervat der Probe 210 wurde mit einer Konzentration von 10 g/l mit 0.2 M NaCl aus dem Polyanion „Sokalan CP 45” und dem Polykation „Alcofix” mit einem Ladungsverhältnis von 0.33 hergestellt. Die eingesetzten Mengen sind in Tabelle 13 zusammengefasst. Tabelle 13: Herstellung der Probe 210 Probe Poly-Anion K/A Ladungsverhältn. Masse-Verhältn. Anion [ml] Kation [ml] 210 Sokalan 1.788 0.33 0.5903 138.3357 81.6642 The coacervate of sample 210 was prepared at a concentration of 10 g / l with 0.2 M NaCl from the polyanion "Sokalan CP 45" and the polycation "Alcofix" at a loading ratio of 0.33. The amounts used are summarized in Table 13. Table 13: Preparation of sample 210 sample Poly-anion K / A Charge RATIOS. Mass RATIOS. Anion [ml] Cation [ml] 210 Sokalan 1788 12:33 0.5903 138.3357 81.6642

Die eingewogenen Polymere wurden mit einer 0.2 M NaCl Lösung auf 10 g/l verdünnt und für einen Tag stark gerührt/geschüttelt, um die vollständige Auflösung zu garantieren.The weighed polymers were diluted to 10 g / l with a 0.2 M NaCl solution and vigorously agitated / shaken for one day to ensure complete dissolution.

Anschließend wurden die Proben mit HCl bzw. NaOH auf pH 7.0 eingestellt und zur Herstellung der Koazervate im gewünschten Ladungsverhältnis von 0,33 in dem in Tabelle 13 angegebenen Verhältnisse gemischt. Die vollständige Koazervatbildung erfolgte über Nacht auf dem Schüttler.The samples were then adjusted to pH 7.0 with HCl or NaOH and mixed to give the coacervates in the desired charge ratio of 0.33 in the ratios given in Table 13. Complete coacervation was on the shaker overnight.

Retentions- und DrainageversucheRetention and drainage tests

Der Begriff ”Gesamtretention” gibt das Verhältnis der zur Herstellung von Papier, Pappe, Karton, papierhaltigen Verbundwerkstoffen eingesetzten trockenen Stoffmenge zu der im fertigen Papier, Pappe, Karton, papierhaltigen Verbundwerkstoffen verbliebenen Stoffmenge an, während der Begriff ”Füllstoffretention” das Verhältnis von Füllstoffanteil der zur Herstellung von Papier, Pappe, Karton, papierhaltigen Verbundwerkstoffen eingesetzten trockenen Stoffmenge zu dem Füllstoffanteil des(r) fertigen Papiers, Pappe, Kartons, papierhaltigen Verbundwerkstoffs angibt.The term "total retention" indicates the ratio of the amount of dry stock used to make paper, paperboard, paperboard, paper-containing composites to the amount of fabric remaining in the finished paper, paperboard, paperboard, paper-containing composites, while the term "filler retention" means the ratio of filler content of the composites for the production of paper, paperboard, paperboard, paper-containing composites, amount of dry substance used relative to the filler content of the finished paper, cardboard, cardboard, paper-containing composite material.

Der Begriff ”Füllstoffe” umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung in dem Papier vorliegende Komponenten, die bei 25°C als Feststoffe vorliegen, bei denen es sich nicht um Papiermaterialfasern, insbesondere nicht um Zellstofffasern handelt.The term "fillers" in the context of the present invention comprises components present in the paper which are present at 25 ° C. as solids which are not paper material fibers, in particular not pulp fibers.

Bestimmung von Retention und DrainageDetermination of retention and drainage

Durchführung der Retentions- und DrainageversucheCarrying out the retention and drainage tests

Die Retentions- & Drainage-Versuche wurden an einem Gerät DRF 04, der Fa. BTG Instruments AB durchgeführt. Dabei wurde ein Zellstoff, der Sorte 910 BIO TOP 3, von der Firma Mondi Austria verwendet.The retention and drainage experiments were carried out on a device DRF 04, the company BTG Instruments AB. Here, a pulp, the variety 910 BIO TOP 3, by the company Mondi Austria was used.

An dem Gerät wurden folgende Rührprofile bzw. Einstellungen gewählt:The following stirring profiles or settings were selected on the device:

Für die Retention:For retention:

  • Zellstoffsuspension: 0,96 Gew.-% an Zellstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zellstoffsuspension.Pulp suspension: 0.96% by weight of pulp, based on the total weight of the pulp suspension.
  • Polymer: Percol® 178 (Ciba AG), 0,1 Gew.-% an Polymer, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerlösung; frisch hergestellte Lösung.Polymer: Percol ® 178 (Ciba AG), 0.1 wt .-% of polymer, based on the total weight of the polymer solution; freshly prepared solution.
  • Koazervat: 0,1 Gew.-% an Koazervat, entsprechend 50 g/t ZellstoffCoacervate: 0.1% by weight of coacervate, corresponding to 50 g / t of pulp
  • Rührprofil: Während 3 s (Sekunden) bei 750 Upm (Umdrehungen pro Minute) Rühren und Polymerzugabe, dann während 15 s bei 1400 Upm Rühren, anschließend während 3 s bei 750 Upm Rühren und Bentonit- sowie Koazervatzugabe und weiter während 7 s bei 1200 Upm Rühren, anschließend während 1 s bei 400 Upm Erfassung der Retention nach Ausgießen auf ein Sieb 24 mesh.Stirring profile: Stir and add polymer at 750 rpm (revolutions per minute) for 3 s (seconds), then stir at 1400 rpm for 15 s, then stir and add bentonite and coacervate for 3 s at 750 rpm and continue at 1200 rpm for 7 s Stirring, then at 400 rpm for 1 s. Detection of retention after pouring onto a sieve 24 mesh.

Das Gerät berechnet direkt die Total- und Füllstoffretention.The device calculates the total and filler retention directly.

Für die Drainage: For drainage:

  • Zellstoffsuspension: 0,95 Gew.-% an Zellstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zellstoffsuspension.Pulp suspension: 0.95% by weight of pulp, based on the total weight of the pulp suspension.
  • Polymer: Percol® 178, (Ciba® AG), 0,1 Gew.-% an Polymer, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerlosung entsprechend 100 g pro Tonne Zellstoff; frisch hergestellte Lösung.Polymer: Percol ® 178 (Ciba ® AG), 0.1 wt .-% of polymer, based on the total weight of polymer solution corresponding to 100 g per tonne of pulp; freshly prepared solution.
  • Koazervat: 0,1 Gew.-% an Koazervat, entsprechend 50 g/t ZellstoffCoacervate: 0.1% by weight of coacervate, corresponding to 50 g / t of pulp
  • Rührprofil: während 3 s bei 750 Upm und Polymerzugabe, dann während 15 s bei 1000 Upm Rühren, anschließend während 3 s bei 750 Upm Bentonit- und Koazervatzugabe und weiter während 7 s bei 1200 Upm Rühren, anschließend Erfassung der Drainagedurch Ausgießen auf ein Netz 60 mesh.Stirring profile: stirring for 3 s at 750 rpm and polymer addition, then stirring at 1000 rpm for 15 s, then adding bentonite and coacervate for 3 s at 750 rpm and stirring at 1200 rpm for 7 s, then collecting drainage by pouring onto a net 60 mesh.

Das Gerät berechnet direkt die Drainage nach voreingestellter Zeit, d. h. nach 5 s, 10 s und 30 s.The device calculates directly the drainage after pre-set time, d. H. after 5 s, 10 s and 30 s.

Eingesetzte MaterialienUsed materials

Zellstoffcellulose

Es wurde ein Holzfreier Zellstoff (Mondi, Österreich) eingesetzt.It was used a wood-free pulp (Mondi, Austria).

Bentonitbentonite

Als Bentonit wurde ein mit Soda aktivierter Bentonit (Opazil® AOG, Süd-Chemie AG) eingesetzt.As a bentonite and soda activated bentonite (Opazil ® AOG, Süd-Chemie AG) was used.

Kationische PolymereCationic polymers

Es wurden kationisch geladene Polyacrylamide (PAM) der Ciba® AG eingesetzt. Dabei wurden die Polyacrylamide aus der Percol Familie, insbesondere Percol® 178, eingesetzt.Cationically charged polyacrylamides (PAM) from Ciba® AG were used. The polyacrylamides from the Percol family were particularly Percol ® 178, used.

Koazervatcoacervate

Es wurde das Koazervat der Probe 13 mit einem Ladungsverhältnis von 0,2 eingesetzt.The coacervate of sample 13 was used at a charge ratio of 0.2.

Als Vergleich wurde die Retention und Drainage analog auch für das Telioform® System sowie für ein Zweikomponentensystem bestimmt. Beim Telioform® System wurde 100 g/t Zellstoff Telioform® zugegeben. Beim Zwei-Komponenten System wurde nur das kationische Polymer sowie Bentonit verwendet.As a comparison, retention and drainage were also determined analogously for the Telioform ® system as well as for a two-component system. For the Telioform ® system, 100 g / t pulp Telioform ® was added. The two-component system used only the cationic polymer and bentonite.

Die Ergebnisse der Retentionsversuche sind in Tabelle 14, die Ergebnisse der Drainageversuche sind in Tabelle 15 zusammengefasst. Tabelle 14: Ergebnisse der Retentionsversuche (Zellstoff: 0,96 Gew.-% kationisches Polymer: 0,1 Gew.-%) Bsp. Bentonit Telioform Koazervat Retention (%) (kg/t) (Gew.-%) (Gew.-%) Total Füllst. 1 0 0 0 77,5 37,7 2 1 0 0 83,0 54,2 3 1,5 0 0 84,6 58,9 4 2 0 0 85,2 60,8 5 1 0,1 0 84,3 58,0 6 1,5 0,1 0 85,8 62,4 7 2 0,1 0 87,4 66,9 8 1 0 0,1 85,6 61,5 9 1,5 0 0,1 87,0 66,2 10 2 0 0,1 86,3 64,0 Tabelle 15: Ergebnisse der Drainageversuche (Zellstoff: 0,95 Gew.-%; kationisches Polymer: 0,1 Gew.-%) Bsp. Bentonit Telioform Koazervat Entwässerung (g) (kg/t) (Gew.-%) (Gew.-%) 5 s 10 s 30 s 11 0 0 0 164 240 405 12 1 0 0 219 310 506 13 1,5 0 0 223 323 522 14 2 0 0 238 340 548 15 1 0,1 0 242 344 560 16 1,5 0,1 0 250 355 573 17 2 0,1 0 274 395 633 18 1 0 0,1 221 318 513 19 1,5 0 0,1 244 355 559 20 2 0 0,1 276 382 610 The results of the retention experiments are shown in Table 14, the results of the drainage experiments are summarized in Table 15. Table 14: Results of the retention experiments (pulp: 0.96% by weight of cationic polymer: 0.1% by weight) Ex. bentonite TELIOFORM coacervate Retention (%) (Kg / t) (Wt .-%) (Wt .-%) Total Fill. 1 0 0 0 77.5 37.7 2 1 0 0 83.0 54.2 3 1.5 0 0 84.6 58.9 4 2 0 0 85.2 60.8 5 1 0.1 0 84.3 58.0 6 1.5 0.1 0 85.8 62.4 7 2 0.1 0 87.4 66.9 8th 1 0 0.1 85.6 61.5 9 1.5 0 0.1 87.0 66.2 10 2 0 0.1 86.3 64.0 Table 15: Results of the drainage tests (pulp: 0.95% by weight, cationic polymer: 0.1% by weight) Ex. bentonite TELIOFORM coacervate Drainage (g) (Kg / t) (Wt .-%) (Wt .-%) 5 s 10 s 30 s 11 0 0 0 164 240 405 12 1 0 0 219 310 506 13 1.5 0 0 223 323 522 14 2 0 0 238 340 548 15 1 0.1 0 242 344 560 16 1.5 0.1 0 250 355 573 17 2 0.1 0 274 395 633 18 1 0 0.1 221 318 513 19 1.5 0 0.1 244 355 559 20 2 0 0.1 276 382 610

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0235893 B2 [0011] EP 0235893 B2 [0011]
  • WO 02/33171 A1 [0013] WO 02/33171 A1 [0013]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 66131 [0026] DIN 66131 [0026]
  • DIN 66131 [0096] DIN 66131 [0096]
  • E. P. Barrett, L. G. Joyner, P. P. Hienda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373 [0096] EP Barrett, LG Joyner, PP Hienda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373 [0096]

Claims (17)

Verfahren zur Herstellung von gefülltem Papier oder Pappe, wobei eine wässrige Fasersuspension hergestellt wird, welche Fasern sowie zumindest einen Füllstoff enthält, und die Fasersuspension mit einem Flockungssystem ausgeflockt wird, welches als Komponenten zumindest eine anorganische Mikrokomponente und ein Koazervat umfasst, welches aus zumindest einem kationischen Polymer und einem anionischen Polymer gebildet ist, und die ausgeflockte Fasersuspension zu einem gefüllten Papier oder einer gefüllten Pappe verarbeitet wird.A process for the preparation of filled paper or paperboard, wherein an aqueous fiber suspension is prepared containing fibers and at least one filler, and the fiber suspension is flocculated with a flocculation system comprising as components at least one inorganic microcomponent and a coacervate, which consists of at least one cationic Polymer and an anionic polymer is formed, and the flocculated fiber suspension is processed into a filled paper or a filled paperboard. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Koazervat eine Überschussladung aufweist.The method of claim 1, wherein the coacervate has an excess charge. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das anionische und das kationische Polymer in einem Ladungsverhältnis im Bereich von 0,1 bis 0,95 in dem Koazervat enthalten sind.A process according to claim 1 or 2, wherein the anionic and cationic polymers are contained in the coacervate in a charge ratio ranging from 0.1 to 0.95. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zunächst eine wässrige Dispersion des Koazervats hergestellt wird und die wässrige Dispersion des Koazervats anschließend zur wässrigen Fasersuspension gegeben wird.Method according to one of the preceding claims, wherein first an aqueous dispersion of the coacervate is prepared and the aqueous dispersion of the coacervate is then added to the aqueous fiber suspension. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Dispersion des Koazervats einen Gehalt an Koazervat im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% aufweist.The method of claim 4, wherein the coacervate dispersion has a coacervate content in the range of 0.1 to 15% by weight. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Dispersion des Koazervats einen Elektrolyt enthält.A method according to any one of claims 4 or 5, wherein the coacervate dispersion contains an electrolyte. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der im Koazervat enthaltenen zumindest einen kationischen und zumindest anionischen Polymere eine lineare Struktur aufweist.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one of the at least one cationic and at least anionic polymers contained in the coacervate has a linear structure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Koazervat bildende zumindest eine kationische Polymer und das zumindest eine anionische Polymer ein Molekülgewicht von mehr als 50.000 g/mol aufweist.The method of any one of the preceding claims, wherein the coacervate-forming at least one cationic polymer and the at least one anionic polymer has a molecular weight greater than 50,000 g / mol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kationische Polymer kationische Monomereinheiten umfasst und der Anteil der kationischen Monomereinheiten an der Gesamtheit der das kationische Polymer bildenden Monomereinheiten zumindest 1 Mol-% beträgt.A process according to any one of the preceding claims, wherein the cationic polymer comprises cationic monomer units and the proportion of the cationic monomer units in the entirety of the cationic polymer forming monomer units is at least 1 mol%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das kationische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe von Polyacrylamiden, Polyethyleniminen, Polyvinylaminen, Polyethylenglykolen, Poly-DADMAC, sowie nativen Polymeren, insbesondere kationische Stärke und Chitosan.Method according to one of the preceding claims, wherein the cationic polymer is selected from the group of polyacrylamides, polyethyleneimines, polyvinylamines, polyethylene glycols, poly-DADMAC, as well as native polymers, in particular cationic starch and chitosan. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das anionische Polymer anionische Monomereinheiten umfasst und der Anteil der anionischen Monomereinheiten der Gesamtheit der das anionische Polymer bildenden Monomereinheiten zumindest 1 Mol-% beträgt.A process according to any one of the preceding claims, wherein the anionic polymer comprises anionic monomer units and the proportion of the anionic monomer units of the entirety of the anionic polymer forming monomer units is at least 1 mol%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das anionische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe von Polyacrylaten, Polyacrylamiden, sowie copolymeren von Acrylaten und Acrylamiden, anionischer Stärke, Cellulosederivaten, wie Carboxymethyl-, -ethyl-, -propylcellulose, Celluloseethern, Alginaten und Carragenanen, Polysulfonaten, Polyphosphaten.Method according to one of the preceding claims, wherein the anionic polymer is selected from the group of polyacrylates, polyacrylamides, as well as copolymers of acrylates and acrylamides, anionic starch, cellulose derivatives, such as carboxymethyl, -ethyl, -propylcellulose, cellulose ethers, alginates and carrageenans, Polysulfonates, polyphosphates. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Füllstoff ausgewählt ist aus Calciumcarbonat, Titandioxid, Talk, Kaolin, Kieselgur, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Zinksulfid und Calciumsilikaten.A method according to any one of the preceding claims, wherein the filler is selected from calcium carbonate, titanium dioxide, talc, kaolin, diatomaceous earth, magnesium carbonate, barium sulfate, zinc sulfide and calcium silicates. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flockungssystem zumindest eine weitere Flockungskomponente enthält, ausgewählt aus zumindest einem weiteren anionischen Polymer und zumindest einem weiteren kationischen Polymer.Method according to one of the preceding claims, wherein the flocculation system contains at least one further flocculation component selected from at least one further anionic polymer and at least one further cationic polymer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugabe der Komponenten des Flockungssystems sequentiell erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the addition of the components of the flocculation system is carried out sequentially. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Fasersuspension nach Zugabe zumindest einer Komponente des Flockungssystems geschert wird. The method of claim 15, wherein the fiber suspension is sheared after addition of at least one component of the flocculation system. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei das Koazervat als letzte Komponente des Flockungssystems zur Fasersuspension gegeben wird und die Fasersuspension nach der Zugabe des Koazervats nicht mehr geschert wird.Method according to one of claims 15 or 16, wherein the coacervate is added to the fiber suspension as the last component of the flocculation system and the fiber suspension is no longer sheared after the addition of the coacervate.
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