Aus
der US-A-2,721,140 ist bekannt, bei der Herstellung von Papier Polyvinylaminhydrochlorid
als Mittel zur Erhöhung
der Nassfestigkeit von Papier zu verwenden. Ferner ist aus der EP-B-0
883 712 bekannt, daß man
die Trockenfestigkeit von Papierprodukten erhöhen kann, wenn man 0,01 bis
5 Gew.-%, bezogen auf trockene Fasern, an hydrolysiertem Poly-N-vinylformamid
mit einem Hydrolysegrad von 1 bis 20 Mol-% zu einem Papierstoff
zusetzt und ihn anschließend
unter Blattbildung entwässert.
Um
die Nassfestigkeit von Papier zu erhöhen, verwendet man bei der
Herstellung von Papier als Zusatz zum Papierstoff wasserlösliche Kondensationsprodukte
aus Polyamidoaminen und Epichlorhydrin, vgl. US-A-2,926,154. Solche
Kondensate sind zwar wirksame Naßverfestiger, jedoch ergeben sich
aufgrund des Gehalts an AOX-Gruppen in den Kondensaten Einschränkungen
in der Anwendung.
Aus
der US-A-3,677,888 ist ein Verfahren zur Herstellung von Papier
mit erhöhter
Festigkeit bekannt, wobei man zu einem Papierstoff eine wäßrige Lösung eines
Polysalzes aus einem wasserlöslichen polyanionischen
Polymer, einem wasserlöslichen
polykationischen Polymer und einem wasserlöslichen Mittel zugibt, das
das Polysalz zwar bei höheren
Polymerkonzentrationen in Lösung
hält, jedoch
beim Verdünnen
auf Polymerkonzentrationen von 0,1 bis 0,001 Gew.-% die Bildung
von in Wasser dispergierten Polymerteilchen zulässt, die sich auf den Cellulosefasern
des Papierstoffs abscheiden und bei der anschließend erfolgenden Blattbildung
die Festigkeitseigenschaften des Papiers erhöhen. In einer Ausführungsform
dieses Verfahrens führt
man kontinuierlich eine durch Zugabe von Schwefelsäure auf
pH 3,5 eingestellte wäßrige Lösung eines
Copolymerisates aus Acrylamid und Acrylsäure mit einer auf pH 3,0 eingestellten
wässrigen
Lösung
eines wasserlöslichen
kationischen Kondensationsprodukts aus Methylamin, Ammoniak und
Epichlorhydrin zusammen und dosiert die Mischung dann zu einem auf
pH 6 eingestellten Papierstoff, der anschließend kontinuierlich auf einer Papiermaschine
entwässert
wird. Man erhält
ein Papier mit einer verbesserten Trockenfestigkeit.
Aus
der EP-B-0 193 111 ist ein Verfahren zur Herstellung von Papier
mit hoher Trockenfestigkeit bekannt, wobei man nacheinander zum
Papierstoff wasserlösliche
kationische Polymerisate wie hydrolysierte Polymerisate des N-Vinylformamids
und anionische Polymerisate wie Acrylsäure, zusetzt und den Papierstoff
unter Blattbildung entwässert.
Bei einer nacheinander erfolgenden Dosierung der Polymeren zum Papierstoff
kommt es teilweise zu einer unerwünschten Flockung des Papierstoffs.
Aus
der EP-B-0 362 770 sind Trockenfestigkeitsmittel bekannt, die beim
Herstellungsprozeß von Papier
eingesetzt werden und die aus einer Mischung von jeweils wasserlöslichen
anionischen und kationischen Polymeren bestehen. Geeignete kationische
Polymere haben eine reduzierte spezifische Viskosität (bestimmt
in wässriger
2 molarer NaCl-Lösung
bei einer Konzentration von 0,05 Gew.-% Polymer bei 30°C) von mehr
als 2 dl/g und eine Ladungsdichte von 0,2 bis 4 meq/g. Geeignete
anionische Polymere sind beispielsweise Natriumligninsulfonate, Hemicellulosen,
synthetische anionische Polymere und anionisch modifizierte natürliche Polymere.
Sie haben eine Ladungsdichte von weniger als 5 meq/g und reagieren
mit den kationischen Polymeren unter Bildung von Polyelektrolytkomplexen.
Ein
weiteres Verfahren zur Herstellung von Papier in Gegenwart von Polyelektrolytkomplexen und
Verbindungen, die ein Kation mit mindestens drei Ladungen haben
wie Al-Ionen, ist aus der EP-A-0 723 047 bekannt.
Aus
der W0-A-01/85819 sind Polyelektrolytkomplexe aus kationischen und
anionischen Polymeren bekannt, bei denen das Ladungsverhältnis von kationischen
zu anionischen Polymeren 0,01 bis 20 beträgt. Als kationische Polymere
kommen ausschließlich
Kondensate in Betracht, die beispielsweise durch Kondensieren von
Aminen oder Polyamidoaminen mit einem Vernetzungsmittel wie Epichlorhydrin
oder Bisepoxiden erhältlich
sind. Als anionische Komponente der Komplexe kommt beispielsweise Polyacrylsäure in Betracht.
Die Herstellung der Polyelektrolytkomplexe erfolgt vorzugsweise
durch turbulentes Mischen oder gemeinsames Sprühen der Lösung eines anionischen und
eines kationischen Polymerisates. Man erhält klare bzw. trübe wässrige Polymerlösungen,
die beispielsweise als Additive in Waschmitteln zur Pflege des Textilgutes
beim Waschen verwendet werden.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur Erhöhung der
Nassfestigkeit von Papier, Pappe und Karton zur Verfügung zu
stellen, das beispielsweise als Ersatz für bekannte Nassfestharze auf
Basis von kationischen Polyamidoamin-Epichlorhydrin-Kondensaten eingesetzt
werden kann.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem
Verfahren zur Herstellung von wässrigen Dispersionen
von Polyelektrolytkomplexen durch turbulentes Mischen von wässrigen
Lösungen
von anionischen Polymerisaten mit wässrigen Lösungen von kationischen Polymerisaten,
wenn man anionische Polymerisate mit einer Ladungsdichte von mindestens
-5 meq/g und kationische Polymerisate mit einer Ladungsdichte von– mehr als
+4 meq/g einsetzt.
Gegenstand
der Erfindung ist außerdem
die Verwendung der so erhältlichen
wässrigen
Dispersionen von Polyelektrolytkomplexen oder der daraus isolierten
Polyelektrolytkomplexe als Zusatz zum Papierstoff zur Herstellung
von Papier mit erhöhter Nassfestigkeit
als Fixiermittel, Flockungs- und Retentionsmittel, Entwässerungsmittel
für Schlämme, als Zusatz
zu Waschmitteln, Klebstoffen, kosmetischen Erzeugnissen wie Shampoos
und Hairkonditionern, Beschichtungsmitteln für Leder, textile Gewebe, Cellulosefasern,
Baumwolle, Glas, Keramik und Metalle sowie als Carrier und/oder
Schutzkolloid für
Arzneimittel, Agrochemikalien sowie in der menschlichen und tierischen
Ernährung.
Geeignete
anionische Polymerisate sind alle Polymeren, die eine permanente
anionische Ladung mit einer Ladungsdichte von mindestens –5 meq/g haben
oder die über
Gruppen verfügen,
die eine anionische Ladung annehmen können. Anionische Polymerisate
sind beispielsweise Homo- und Copolymerisate von monoethylenisch
ungesättigten
C3- bis C5-Carbonsäuren, Homo-
und Copolymerisate von Sulfonsäuregruppen
enthaltenden Monomeren, Homo- und Copolymerisate von Phosphonsäuregruppen
enthaltenden Monomeren, wasserlösliche
Salze der genannten Polymeren und Mischungen der genannten Polymeren.
Geeignete Polymere dieser Art werden beispielsweise in den zum Stand
der Technik angegebenen Literaturstellen EP-B-0 193 111, Seite 3,
Zeilen 5 bis 30 und WO-A-01/85819, Seite 9 bis Seite 11, Zeile 32,
beschrieben. Von besonderem Interesse sind Homopolymerisate der
Acrylsäure,
Copolymerisate der Acrylsäure
mit Methacrylsäure
und Copolymerisate aus Acrylsäure
und Maleinsäure, wobei
Homopolymerisate der Acrylsäure
bevorzugt zum Einsatz gelangen.
Die
anionischen Polymerisate haben vorzugsweise eine Ladungsdichte von –5,5 bis –15 meq/g,
wobei die Ladungsdichte mit Hilfe der Kolloid-Titration bestimmt
wird, vgl. D. Horn, Progr. Colloid & Polymer Sci., Band 65, 251-264 (1978).
Die Molmasse Mw der anionischen Polmerisate
beträgt
beispielsweise 1 000 bis 10×106 g/mol, vorzugsweise 10 000 bis 500 000
g/mol.
Geeignete
kationische Polymerisate sind beispielsweise Vinylamineinheiten
enthaltende Polymere, Polyethylenimine, Polydiallyldimethylammoniumchloride,
Polyallylamine, kationische Polyacrylamide, kationische Polymethacrylamide
oder Mischungen der genannten Polymeren. Vinylamineinheiten enthaltende
Polymerisate sind bekannt, vgl. US-A-4,421,602, US-A-5,334,287,
EP-A-0 216 387, US-A-5,981,689, W0-A-00/63295 und US-A-6,121,409.
Sie werden beispielsweise durch Polymerisieren von N-Vinylformamid, N-Vinyl-N-methylfomamid,
N-Vinylacetamid, N-Vinyl-N-methylacetamid, N-Vinyl-N-ethylacetamid
und/oder N-Vinylpropionamid und anschließende partielle oder vollständige Hydrolyse
der Amidgruppen der Polyvinylcarbonsäureamide unter Bildung von
Vinylamin- und gegebenenfalls Amidineinheiten hergestellt. Die Polymerisation
der N-Vinylcarbonsäureamide
kann gegebenenfalls in Gegenwart von damit copolymerisierbaren Monomeren
durchgeführt
werden. Vinylamineinheiten enthaltende Polymerisate sind auch durch Pfropfpolymerisation
von N-Vinylcarbonsäureamiden auf
andere Polymere wie Polyethylenglykole, Polyvinylacetate und Polyvinylalkohole
und Hydrolyse der aufgepfropften Vinylcarbonsäureamideinheiten zugänglich,
vgl. die vorstehend genannten Literaturstellen. Vorzugsweise setzt
man zu mindestens 5 Mol-% hydrolysierte Polymerisate des N-Vinylformamids und/oder
Polyethylenimine ein. Besonders bevorzugt sind Polyvinylamine, die
durch Homopolymerisation von N-Vinylformamid
und anschließende
Abspaltung von Formylgruppen aus den Polyvinylformamiden erhältlich sind,
wobei der Hydrolysegrad (bzw. Grad der Abspaltung von Formylgruppen)
mindestens 60 bis 100 Mol-% beträgt.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Vinylamineinheiten enthaltenden Polymeren
in Form von salzfreien wässrigen
Lösungen
oder als salzarme wässrige
Lösung
eingesetzt, die höchstens
bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 2 Gew.-% eines Salzes
enthalten. Solche Salze entstehen bei der Hydrolyse der Polyvinylcarbonsäureamide
als Nebenprodukte. Salzfrei bzw. salzarme wässrige Lösungen von Vinylamineinheiten enthaltenden
Polymeren sind beispielsweise durch Ultrafiltration herstellbar.
Polyethylenimine
werden beispielsweise durch Polymerisation von Ethylenimin in wässriger Lösung in
Gegenwart von säureabspaltenden
Verbindungen, Säuren
oder Lewissäuren
als Katalysator hergestellt. Polyethylenimine sind bekannte Handelsprodukte.
Weitere
geeignete kationische Polymere sind die ebenfalls im Handel erhältlichen
Polydiallyldimethylammoniumchloride, Polyallylamine und kationischen
Poly(meth)acrylamide. Unter kationischen Poly(meth)acrylamiden werden
kationische Polymere verstanden, die beispielsweise durch Polymerisieren
von Acrylamid oder Methacrylamid mit kationischen Monomeren wie
Estern aus Acrylsäure
oder Methacrylsäure
und Aminoalkoholen erhältlich
sind. Beispiele für
kationische Monomere sind Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylacrylat,
Diethylaminoethylmetehacrylat, Dimethylamino-n-propylacrylat, Dimethylaminoisopropylacrylat
und Dimethylaminipropylmethacrylat. Die basischen Monomeren können in
Form der freien Basen, als Salz mit organischen oder Mineralsäuren oder
in quaternierter Form bei der Polymerisation eingesetzt werden.
Bevorzugtes Comonomer aus dieser Gruppe ist Dimethylaminoethylacrylat, das
mit Methochlorid quaterniert ist.
Die
kationischen Polymerisate haben eine Ladungsdichte von mehr als
+4 meq/g, vorzugsweise 5 bis 20 meq/g und eine Molmasse Mw von 1000 bis 10×106 g/mol,
vorzugsweise 10 000 bis 500 000 g/mol.
Um
wässrige
Dispersionen von Polyelektrolytkomplexen herzustellen, geht von
man jeweils von wässrigen
Lösungen
der anionischen und der kationischen Polymerisate aus. Die Konzentration
der anionischen und der kationischen Polymerisate in den wäßrigen Lösungen beträgt beispielsweise
0,001 bis 50 g/l, vorzugsweise 1 bis 10 g/l. Die wässrigen
Lösungen
werden in einer turbulenten Strömung
gemischt. Das turbulente Mischen geschieht in der Praxis beispielsweise
so, daß man
die wässrigen
Polymerlösungen
kontinuierlich unter turbulenter Strömung in eine Mischkammer pumpt,
die mit einem statischen Mischer ausgerüstet ist oder in Y- oder T-förmigen Mischern.
Das Mischen kann auch dadurch erfolgen, daß man die beiden Polymerlösungen in
einer turbulenten Strömung
einer Zweistoffdüse
zuführt und
die wässrige
Dispersion der Polyelektrolytkomplexe in einem Vorratsbehälter sammelt
oder sie direkt in den Papierstoff einer Papiermaschine dosiert.
Wässrige Dispersionen
von Polyelektrolytkomplexen können
auch durch gemeinsames Versprühen
der wässrigen
Lösungen
eines anionischen und eines kationischen Polymers mit Hilfe einer
Düse hergestellt
werden, wobei ebenfalls eine turbulente Strömung auftritt und hohe Scherkräfte auf
die wässrigen
Lösungen
einwirken.
Bevorzugt
ist die kontinuierliche Herstellung der wässrigen Dispersionen von Polyelektrolytkomplexen.
Die Temperatur der wässrigen
Lösungen
der anionischen und der kationischen Polymeren kann in einem weiten
Bereich schwanken und beispielsweise 0 bis 100°C, vorzugsweise 20 bis 90°C betragen.
Die Teilchengröße der in
Wasser dispergierten Polyelektrolytkomplexe beträgt beispielsweise 10 nm bis
100 μm,
vorzugsweise 100 bis 2 000 nm. Sie ist von verschiedenen Faktoren
abhängig,
z.B. vom Grad der Scherung der wässrigen
Polymerlösungen
während des
Mischens, der Konzentration der Polymeren in der wässrigen
Lösung,
der Zusammensetzung der Poly meren und der Dauer des Mischens. Die
entstehenden wässrigen
Dispersionen der Polyelektrolytkomplexe können stabil sein, d.h. die
dispergierten Teilchen sedimentieren nicht, oder die dispergierten Teilchen
sedimentieren und lassen sich leicht abtrennen, z.B. durch Filtration
oder durch Zentrifugieren. Falls sich Teilchen aus der Dispersion
abscheiden, können
sie meistens leicht redispergiert werden. Außerdem ist es möglich, mit
Hilfe einer Sprühtrocknung
die Polyelektrolytkomplexe aus den erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen Dispersionen
zu gewinnen.
Bei
der Herstellung der Polyelektrolytkomplexe ist es möglich, weitere
Komponenten zuzumischen, die beispielsweise bei der Papierherstellung üblicherweise
eingesetzt werden wie Pigmente, Leimungsmittel, Farbstoffe, Bindemittel
und/oder Bakterizide. Solche Zusätze
werden entweder in Form von Dispersionen wie Pigment-Slurries oder
Dispersionen von Leimungsmitteln wie Alkyldiketendispersionen oder
Harzleimdispersionen, oder als Lösung
dosiert, z.B. Farbstofflösungen.
Das Zumischen solcher Zusätze
erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, indem man z.B. drei Produktströme (kationische,
anionische Polymere und Farbstofflösung) durch turbulentes Mischen
in einer Dreistoffdüse
zusammenführt und
in einer Mischkammer turbulent mischt. Die Produktströme können jedoch
auch separat einer Mischkammer zugeführt und darin turbulent gemischt
werden. Ebenso kann man auch wässrige
Lösungen
von kationischen und anionischen Polymeren in einem Mischelement
in turbulenter Strömung
zusammenführen
und die Mischung dann in einer Mischkammer mit der wässrigen
Lösung
oder der Dispersion mindestens eines der obengenannten Zusätze ebenfalls in
turbulenter Strömung
mischen.
Die
in Wasser dispergierten teilchenförmigen Polyelektrolytkomplexe
können
anionisch, kationisch oder elektrisch neutral geladen sein. Die
Ladung dieser Teilchen ist vom Grad der Ionisation der Polyelektrolytkomplexe
und/oder vom Mischungsverhältnis der
anionischen und der kationischen Polymerisate abhängig. Das
Gewichtsverhältnis
der kationischen Polyelektrolyte zu den anionischen Polyelektrolyten liegt
beispielsweise in dem Bereich von 1 : 100 bis 100 : 1, vorzugsweise
1 : 10 bis 10 : 1. Meistens beträgt
es 1 : 4 bis 4 : 1.
Der
pH-Wert der wässrigen
Lösungen
der anionischen und der kationischen Polymerisate sowie der pH-Wert
der wässrigen
Dispersionen der Polyelektrolytkomplexe liegt beispielsweise in
dem Bereich von 4 bis 12, vorzugsweise 5 bis 9.
Die
oben beschriebenen wässrigen
Dispersionen von Polyelektrolytkomplexen oder die daraus isolierten
Polyelektrolytkomplexe werden als Zusatz zum Papierstoff zur Herstellung
von Papier mit erhöhter
Nassfestigkeit verwendet. Sie erreichen bzw. übertreffen die Wirkung der
bekannten Nassfestmittel auf Basis von Polyamidoamin- Epichlorhydrin-Kondensaten.
Bei dem Einsatz als Nassfestmittel setzt man die Polyelektrolytkomplexe
dem Papierstoff beispielsweise in Mengen von 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,3
bis 3 Gew.-%, bezogen auf trockenen Papierstoff zu. Die wässrigen
Dispersionen der Polyelektrolytkomplexe können auch im Nassteil der Papiermaschine
dosiert werden, z.B. durch Versprühen. Außerdem ist es möglich, sie
mit Hilfe einer Leimpresse auf das bereits gebildete Papier aufzutragen
oder bereits getrocknete Papiere mit den erfindungsgemäß hergestellten
Dispersionen der Polyelektrolytkomplexe zu beschichten, z.B. mit
Hilfe eines Beschichtungsaggregats z.B. eines Off-line-Coaters.
Die
Papierherstellung erfolgt beispielsweise bei pH-Werten des Papierstoffs
von 6,0 bis 9,0, vorzugsweise 6,5 bis 8,5. Meistens liegt der pH-Wert des
Papierstoffs in dem Bereich von 7 bis 8.
Die
Prozentangaben in den Beispielen bedeuten Gewichtsprozent, sofern
aus dem Zusammenhang nichts anderes hervorgeht. Die Naßreißlänge des
Papiers wurde gemäß DIN 53
113, Blatt 2, bestimmt.
Die
Ladungsdichten wurden mit Hilfe der Kolloid-Titration bestimmt,
vgl. D. Horn, Progr. Colloid & Polymer
Sci., Band 65, 251-264 (1978).
Beispiele
Herstellung von Polyelektrolytkomplexen
Beispiel 1
Man
bereitete zunächst
eine 0,11%ige wässrige
Lösung
von Polyacrylsäure
einer Molmasse Mw von 100 000 und stellte
den pH-Wert der wässrigen Lösung durch
Zugabe von Natronlauge auf 5 ein. Die Ladungsdichte der Polyacrylsäure betrug
bei diesem pH-Wert ca. –10
meq/g.
Außerdem bereitete
man eine 0,35%ige wässrige
Lösung
von Polyvinylamin einer Molmasse Mw von
250 000 und stellte den pH-Wert der wässrigen Lösung durch Zugabe von Salzsäure auf
5 ein. Die Ladungsdichte des Polyvinylamins betrug bei pH 5 ca.
17 meq/g.
Die
beiden wässrigen
Lösungen
wurden bei einer Temperatur von 20°C kontinuierlich in turbulenter
Strömung
in einen statischen Mischer gepumpt und darin in turbulenter Strömung gemischt.
Beide Lösungen
wurden dem statischen Mischer im Gewichtsver hältnis 1 : 1 zugeführt. Man
erhielt eine wässrige
Dispersion eines Polyelektrolytkomplexes aus Polyacrylsäure und
Polyvinylamin. Der mittlere Durchmesser der dispergierten Teilchen
betrug 864 nm und die Mobilität
(gemessen bei pH 5 mit Hilfe eines Malvern Mastersizer) +4 (μm/s)/V/cm).
Beispiel 2
Man
bereitete zunächst
eine 0,17%ige wässrige
Lösung
von Polyacrylsäure
einer Molmasse Mw von 100 000 und stellte
den pH-Wert der wässrigen Lösung durch
Zugabe von Natronlauge auf 5 ein. Die Ladungsdichte der Polyacrylsäure betrug
bei diesem pH-Wert ca. –10
meq/g.
Außerdem bereitete
man eine 0,31 %ige wässrige
Lösung
von Polyvinylamin einer Molmasse Mw von
250 000 und stellte den pH-Wert der wässrigen Lösung durch Zugabe von Salzsäure auf
5 ein. Die Ladungsdichte des Polyvinylamins betrug bei pH 5 ca.
17 meq/g.
Die
beiden wässrigen
Lösungen
wurden bei einer Temperatur von 20°C kontinuierlich in turbulenter
Strömung
in einen statischen Mischer gepumpt und darin in turbulenter Strömung gemischt.
Beide Lösungen
wurden dem statischen Mischer im Gewichtsverhältnis 1 : 1 zugeführt. Man
erhielt eine wässrige
Dispersion eines Polyelektrolytkomplexes aus Polyacrylsäure und
Polyvinylamin. Der mittlere Durchmesser der dispergierten Teilchen
betrug 1523 nm und die Mobilität
(gemessen bei pH 5 mit Hilfe eines Malvern Mastersizer) +3 (μm/s)V/cm).
Beispiel 3
Man
bereitete zunächst
eine 0,19%ige wässrige
Lösung
von Polyacrylsäure
einer Molmasse Mw von 100 000 und stellte
den pH-Wert der wässrigen Lösung durch
Zugabe von Natronlauge auf 5 ein. Die Ladungsdichte der Polyacrylsäure betrug
bei diesem pH-Wert ca. –10
meq/g.
Außerdem bereitete
man eine 0,27%ige wässrige
Lösung
von Polyvinylamin einer Molmasse Mw von
250 000 und stellte den pH-Wert der wässrigen Lösung durch Zugabe von Salzsäure auf
5 ein. Die Ladungsdichte des Polyvinylamins betrug bei pH 5 ca.
17 meq/g.
Die
beiden wässrigen
Lösungen
wurden bei einer Temperatur von 20°C kontinuierlich in turbulenter
Strömung
in einen statischen Mischer gepumpt und darin in turbulenter Strömung gemischt.
Beide Lösungen
wurden dem statischen Mischer im Gewichtsver hältnis 1 : 1 zugeführt. Man
erhielt eine wässrige
Dispersion eines Polyelektrolytkomplexes aus Polyacrylsäure und
Polyvinylamin. Der mittlere Durchmesser der dispergierten Teilchen
betrug 1702 nm und die Mobilität
(gemessen bei pH 5 mit Hilfe eines Malvern Mastersizer) +2 (μm/s)/V/cm).
Beispiel 4
Man
bereitete zunächst
eine 0,02%ige wässrige
Lösung
von Polyacrylsäure
einer Molmasse Mw von 100 000 und stellte
den pH-Wert der wässrigen Lösung durch
Zugabe von Natronlauge auf 8 ein. Die Ladungsdichte der Polyacrylsäure betrug
bei diesem pH-Wert ca. –14
meq/g.
Außerdem bereitete
man eine 0,01 %ige wässrige
Lösung
von Polyvinylamin einer Molmasse Mw von
250 000 und stellte den pH-Wert der wässrigen Lösung durch Zugabe von Salzsäure auf
5 ein. Die Ladungsdichte des Polyvinylamins betrug bei pH von 5
ca. 17 meq/g.
Die
beiden wässrigen
Lösungen
wurden bei einer Temperatur von 20°C kontinuierlich in turbulenter
Strömung
in einen statischen Mischer gepumpt und darin in turbulenter Strömung gemischt.
Beide Lösungen
wurden dem statischen Mischer im Gewichtsverhältnis 1 : 1 zugeführt. Man
erhielt eine wässrige
Dispersion eines Polyelektrolytkomplexes aus Polyacrylsäure und
Polyvinylamin. Der mittlere Durchmesser der dispergierten Teilchen
betrug 502 nm und die Mobilität
(gemessen bei pH 8,7 mit Hilfe eines Malvern Mastersizer) +4 (μm/s)/V/cm).
Herstellung von nassfest
ausgerüsteten
Papieren
Beispiel 5
Man
stellte zunächst
eine wässrige
Aufschlämmung
von Cellulosefasern aus 34% gebleichtem Kiefernsulfat-, 33% Birkensulfat-
und 33% Fichtensulfitzellstoff mit einem Mahlgrad von 35° SR (Schopper-Riegler)
und einer Stoffkonzentration von 8 g/l her, gab 0,5%, bezogen auf
trockenen Faserstoff, des nach Beispiel 1 hergestellten Polyelektrolytkomplexes
als Naßfestmittel
zu, durchmischte die so erhaltene Pulpe und entwässerte sie auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner.
Man erhielt ein Papierblatt mit einem Flächengewicht von 100 g/m2, das 5 Minuten bei 100°C getrocknet und anschließend auf Nassreißlänge geprüft wurde.
Sie betrug 111 m.
Beispiel 6
Beispiel
5 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man jetzt als Naßfestmittel
0,5%, bezogen auf trockenen Faserstoff, des Polyelektrolytkomplexes
zum Papierstoff dosierte, der nach Beispiel 2 hergestellt wurde.
Die Naßreißlänge betrug 100
m.
Beispiel 7
Beispiel
5 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man jetzt als Naßfestmittel
0,5%, bezogen auf trockenen Faserstoff, des Polyelektrolytkomplexes
zum Papierstoff dosierte, der nach Beispiel 3 hergestellt wurde.
Die Naßreißlänge des
Papiers betrug 96 m.
Beispiel 8
Beispiel
5 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man die Menge des als Nassfestmittel
eingesetzten Polyelektrolytkomplexes auf 0,8%, bezogen auf trockenen
Faserstoff, erhöhte.
Man erhielt ein Papierblatt mit einer Naßreißlänge von 107 m.
Beispiel 9
Beispiel
6 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man die Menge des als Nassfestmittel
eingesetzten Polyelektrolytkomplexes auf 0,8%, bezogen auf trockenen
Faserstoff, erhöhte.
Man erhielt ein Papierblatt mit einer Naßreißlänge von 95 m.
Beispiel 10
Beispiel
7 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man die Menge des als Nassfestmittel
eingesetzten Polyelektrolytkomplexes auf 0,8%, bezogen auf trockenen
Faserstoff, erhöhte.
Man erhielt ein Papierblatt mit einer Naßreißlänge von 94 m.
Vergleichsbeispiel 1
Man
stellte zunächst
eine wässrige
Aufschlämmung
von Cellulosefasern aus 34% gebleichtem Kiefernsulfat-, 33% Birkensulfat-
und 33% Fichtensulfitzellstoff mit einem Mahlgrad von 35° SR (Schopper-Riegler)
und einer Stoffkonzentration von 8 g/l her, gab 0,5%, bezogen auf
trockenen Faserstoff, eines handelsüblichen Naßfestmittels auf Basis eines
mit Epichlorhydrin vernetzten Polyamidoamins (Luresin® KNU) zu,
durchmischte die so erhaltene Pulpe und entwässerte sie auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner. Man
erhielt ein Papierblatt mit einem Flächengewicht von 100 g/m2, das 5 Minuten bei 100°C getrocknet und anschließend auf Nassreißlänge geprüft wurde.
Sie betrug 100 m.
Vergleichsbeispiel 2
Vergleichsbeispiel
1 wurde mit der einzigen Ausnahme wiederholt, daß man die Menge des zum Papierstoff
zugesetzten Naßfestmittels
auf 0,8%, bezogen auf trockenen Faserstoff, erhöhte. Man erhielt ein Papierblatt
mit einer Naßreißlänge von
100 m.