DE1210313B - Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zur Papierleimung - Google Patents
Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zur PapierleimungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int. α.:
D21d
D21h
Deutsche Kl.: 55c-2
Deutsche Kl.: 55c-2
Nummer; 1210313
Aktenzeichen: B 66341VI b/55 c
Anmeldetag: 14. März 1962
Auslegetag: 3. Februar 1966
Die Erfindung betrifft die Verwendung von PoIy-N-vinylimidazol
zur Leimung von Papier.
Es wurde gefunden, daß sich Poly-N-vinylimidazol
allein oder zusammen mit anderen Leimungsmitteln hervorragend zur Leimung jeglicher Papiersorten
eignet.
Man kann das Poly-N-vinylimidazol wie herkömmliche Leimungsmittel bei der Papierherstellung anwenden;
bevorzugt wird die Zugabe in Form hochverdünnter wäßriger Lösungen in solchen Mengen, daß ι ο
die Konzentration des Poly-N-vinylimidazols im
Faserbrei 0,2 bis 1,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Faserstoffgehalt des Faserbreis, beträgt, wenn das
Poly-N-vinylimidazol allein verwendet wird. Der Leimungseffekt ist dabei unabhängig vom K-Wert des
Poly-N-vinylimidazols.
Das Poly-N-vinylimidazol eignet sich sowohl zur Masseleimung als auch zur Oberflächenleimung des
Papiers; im letztgenannten Fall wird das ungeleimte oder verbesserungsbedürftige Papier mit etwa 0,1- bis
1%'gem wäßrigem Poly-N-vinylimidazol behandelt.
Mit Poly-N-vinylimidazol lassen sich alle Papierfasersorten leimen, besonders gut jedoch ungebleichte
ligninhaltige Faserstoffe.
Durch die Leimung mit Poly-N-vinylimidazol wird nicht nur die Naßfestigkeit des Papiers erhöht, sondern
auch die Trockenfestigkeit. Daher kann man, falls dies aus irgendwelchen Gründen erwünscht ist, darauf
verzichten, andere Papierhüfsmittel, die zur Erhöhung der Trockenfestigkeit dienen, mitzuverwenden. Das
gleiche gilt für Papierhilfsstoffe, die zur Mahlgraderniedrigung dienen; auch hier hat das Poly-N-vinylimidazol
eine gute Wirkung.
Obgleich die mit Poly-N-vinylimidazol geleimten Papiere sehr naßfest sind, sind sie doch gut benetzbar,
so daß man sie z. B. gut färben, bedrucken und beschreiben sowie mit wäßrigen Lösungen und Dispersionen
nachbehandeln kann.
Poly-N-vinylimidazol ist allen bisher bekannten Leimungsmitteln verfahrenstechnisch überlegen.
In seiner Wirksamkeit zeichnet sich Poly-N-vinylimidazol durch eine Reihe hervorragender Merkmale
aus, die bisher in keinem Leimungsmittel vereinigt waren.
So fallen beispielsweise die bei der Harzleimung bekannten Nachteile, etwa die durch das Zweikomponentensystem
bedingte intermittierende Arbeitsweise, Dosierungsschwierigkeiten, Temperaturempfindlichkeit,
saure Reaktion des Papiermaschinenwassers und des fertigen Papiers, welches dadurch weniger fest,
weniger alterungsbeständig und weniger alkaliresistent ist, bei der Verwendung von Poly-N-vinylimidazol fort.
Verwendung von Poly-N-vinylimidazol
zur Papierleimung
zur Papierleimung
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Als Erfinder benannt:
Dr. Franz Poschmann, Ludwigshafen/Rhein
Gegenüber anderen Leimungsmitteln, die nur aus einer Komponente bestehen, bietet die Verwendung
von Poly-N-vinylimidazol ebenfalls wesentliche Vorteile. Sind diese Leimungsmittel wasserunlöslich, so
muß man Dispergiermittel mitverwenden. Abgesehen davon, daß Dispersionen nur unter genau einzuhaltenden
Betriebsbedingungen stabil bleiben, können die Dispergiermittel ihrerseits die Qualität des Papiers in
unerwünschter Weise beeinflussen. Auch die bisher empfohlenen wasserlöslichen, nur aus einer Komponente
bestehenden Leimungsmittel haben sich nicht bewährt; hier wurden beispielsweise Kondensationsprodukte aus Polyalkylenpolyaminen und höheren
Fettsäuren vorgeschlagen (unter anderem deutsche Auslegeschrift 1 012165), jedoch neigen solche Lösungen
stark zum Schäumen, das Papier muß zur Entwicklung der Leimung länger und höher als sonst
üblich erhitzt werden, und häufig läßt die Festigkeit so geleimter Papiere sehr zu wünschen übrig.
Das Poly-N-vinylimidazol läßt sich leicht dosieren, so daß eine kontinuierliche Arbeitsweise bei stets
gleichbleibender Leimungsstoffkonzentration möglich ist. Der Leimungseffekt wird von den bei der Papierherstellung
praktisch vorkommenden pH-Werten nicht beeinflußt; dies ist überaus wichtig für die Herstellung
neutral reagierender hochwertiger Papiere; weiterhin ist die Leimung nicht an eine bestimmte Temperaturbehandlung
gebunden.
Besonders überraschend ist es, daß das Poly-N-vinylimidazol — obwohl es wasserlöslich ist — durchschnittlich
zu über 80% auf den Papierfasern fixiert
wird.
Bei der Verwendung von Poly-N-vinylimidazol ist die gleichmäßige Verteilung des Leimungsstoffes
gewährleistet; es verursacht kein Schäumen im Betriebswasser der Papiermaschine, und das fertige
Papier ist geruchlos.
609 503/205
3 4
Die Leimung wird allenfalls durch hydrophobierende N-vinylimidazol, bezogen auf die Menge des Faser-Stoffe,
wie unverseifte Harze oder Paraffin, beein- Stoffs, bei pH 7 geleimt und wie üblich zu Papier
trächtigt, die meisten anderen Stoffe, z. B. Kolopho- verarbeitet. Dieses Papier .hat bis zum 50%igen
niumseife und Alaun, stören nicht, so daß es möglich Durchschlag eine Schwimmzeit von 300 Sekunden auf
ist, auch Papierbrei aus harzgeleimten Altpapieren 5 Tinte und von über 150 Minuten auf Wasser. -mit
Poly-N-vinylimidazol wieder zu leimen.
Die für die Güte ,einer Leimung in erster Linie " Beispiel 5
kennzeichnende Eigenschaft ist die Verbesserung der
kennzeichnende Eigenschaft ist die Verbesserung der
Widerstandsfähigkeit des Papiers gegen Wasser. Die Ein Papier aus ungebleichtem Sulfitzellstoff fMahlin
dieser Hinsicht bisher besten Leimungsgrade io grad 20° SR), das mit 0,8 % Poly-N-vinylimidazol,
wurden bei der Harzleimung erzielt; Leimung mit bezogen auf die Menge des Faserstoffs, bei pH 7
Poly-N-vinylimidazol bringt gleich oder fast gleich geleimt wurde, hat bis zum 50%igen Durchschlag eine
gute Ergebnisse. Sehr hoch wasserfeste Papiere erhält Schwimmzeit von 240 Sekunden auf Tinte und von
man, wenn man bei der Harzleimung Poly-N-vinyl- über 90 Minuten auf Wasser,
imidazol mitverwendet. 15
imidazol mitverwendet. 15
Beispiel 1 Beispiel 6
Ein Faserbrei aus 4,21 Wasser und 16,8 g gebleich- Ein saugfähiges Papier von 75 g/m2 aus ungebleichtem
Sulfitzellstoff (Mahlgrad 35° SR) wird tem Natronzellstoff wird mit 0,l%iger Poly-N-vinyl-
a) mit 135 ml einer 0,l%igen Poly-N-vinylimidazol- ao imidazollösung getränkt, zwischen Filterpapier ablösung
(=135 mg = 0,8%, bezogen auf den gepreßt und an der Luft getrocknet. Die in üblicher
Faserstoffgehalt), Weise bestimmte Schwimmdauer des Papiers betrug
b) mit 168 ml einer 0,l%igen Harzleimlösung über 2 Stunden·
(= 168 mg = 1 °/q> bezogen auf den Faserstoff- Beispiel?
gehalt), und so viel einer l%igen Alaunlösung, 25 „. -i.i-t.iXT* n * «· · j · η n- j
bis die Faserstoffsuspension den pH-Wert 5 hat, ?n m gebleichter Natronzellstoff wird rm Hollander
und ^ r auf 30° SR ausgemahlen und
c) sowohl mit der Poly-N-vinylimidazollösung a) a) ohne Zusatz eines Leimungsmittels bei pH 7,
als auch mit den Harzleimkomponenten b) 30 b) mit 0,5% Harzleim (bezogen auf die Menge des
versetzt und wie.üblich zu Papieren des Quadratmeter- Faserstoffes) und Alaunsalz bei pH 5 und
gewichtes 75 g/m2 verarbeitet. · C)1nJt l°/0 Poly-N-vinylimidazol bei pH 7
Die Wasserresistenz dieser Papiere wurde mit Hilfe
der Schwimmprobe bestimmt, bei der diejenige Zeit auf übliche Weise zu Papieren des Quadratmetergemessen
wird, in der das Wasser durch die Hälfte 35" gewichtes 75 g/m2 verarbeitet,
eines schwimmenden Stück Papiers durchgetreten ist. Die wie im Beispiel 1 ermittelte Wasserschwimm-Diese Zeiten betrugen bei a) 360 Sekunden, bei b) dauer dieser Papiere betrug bei a) weniger als 1 Sekunde 420 Sekunden und bei c) ungefähr 2 Stunden. und bei b) und c) über 2 Stunden. Die analog gemes-Das Poly-N-vinylimidazol wurde bei der Leimung a) sene Tintenschwimmdauer betrug bei a) ebenfalls zu 83 % auf der Faser adsorbiert. 40 weniger als 1 Sekunde, bei b) 32 Minuten und bei c) . . 36 Minuten. Die Werte für die Trockenreißlänge Beispiel Z waren für a) 6760 m, für b) 5650 m und für c) 10460 m. Ein Papierfaserbrei aus 12 g Natronzellstoff und Die Naßreißlängen, gemessen bei 20° C nach einer 31 Wasser wird mit 120 mg Poly-N-vinylimidazol (in Tauchdauer von 2 Stunden, waren bei a) 91 m, bei b) Form einer 0,l%igen wäßrigen Lösung) versetzt und 45 340 m und bei c) 1180 m.
in üblicher Weise bei pH 7 zu einem Papier von 75 g/m2
eines schwimmenden Stück Papiers durchgetreten ist. Die wie im Beispiel 1 ermittelte Wasserschwimm-Diese Zeiten betrugen bei a) 360 Sekunden, bei b) dauer dieser Papiere betrug bei a) weniger als 1 Sekunde 420 Sekunden und bei c) ungefähr 2 Stunden. und bei b) und c) über 2 Stunden. Die analog gemes-Das Poly-N-vinylimidazol wurde bei der Leimung a) sene Tintenschwimmdauer betrug bei a) ebenfalls zu 83 % auf der Faser adsorbiert. 40 weniger als 1 Sekunde, bei b) 32 Minuten und bei c) . . 36 Minuten. Die Werte für die Trockenreißlänge Beispiel Z waren für a) 6760 m, für b) 5650 m und für c) 10460 m. Ein Papierfaserbrei aus 12 g Natronzellstoff und Die Naßreißlängen, gemessen bei 20° C nach einer 31 Wasser wird mit 120 mg Poly-N-vinylimidazol (in Tauchdauer von 2 Stunden, waren bei a) 91 m, bei b) Form einer 0,l%igen wäßrigen Lösung) versetzt und 45 340 m und bei c) 1180 m.
in üblicher Weise bei pH 7 zu einem Papier von 75 g/m2
verarbeitet. Dieses Papier ließ bei der Schwimmprobe Beispiel 8
nach 2 Wochen noch keinen Wasserdurchtritt erkennen; erst nach 4 Wochen begann an einzelnen Stellen Bei einem Papier des Quadratmetergewichtes 75 g/m2 das Wasser durchzuschlagen. 50 aus ungebleichtem Natronzellstoff, Mahlgrad 30° SR, .... ' 0,4% Poly-N-vinylimidazol und 0,4% Feststoff einer Beispiel Dispersion eines Copolymerisates aus 54% Acryl-Ein Sulfitzellstoff (Mahlgrad 30° SR) wird nach säurebutylester, 23% Acrylnitril und 23% mit ' den Angaben des Beispiels 1 Dimethylsulfat quaterniertem Vinylimidazol war die
nach 2 Wochen noch keinen Wasserdurchtritt erkennen; erst nach 4 Wochen begann an einzelnen Stellen Bei einem Papier des Quadratmetergewichtes 75 g/m2 das Wasser durchzuschlagen. 50 aus ungebleichtem Natronzellstoff, Mahlgrad 30° SR, .... ' 0,4% Poly-N-vinylimidazol und 0,4% Feststoff einer Beispiel Dispersion eines Copolymerisates aus 54% Acryl-Ein Sulfitzellstoff (Mahlgrad 30° SR) wird nach säurebutylester, 23% Acrylnitril und 23% mit ' den Angaben des Beispiels 1 Dimethylsulfat quaterniertem Vinylimidazol war die
a) mit Polyvinylimidazol und 55 Wasserschwimmdauer länger als 2V2 Stunden und die
b) mit Harzleim und Alaun Tintenschwimmdauer länger als 2V4 Stunden.
versetzt und zu Papieren von 80 g/m2 verarbeitet. Die Beispiel 9
Reißlänge (das ist die Länge, bei der ein frei aufgehängtes Papierband unter seinem eigenen Gewicht 60 Eine Faserstoffsuspension aus 48% Holzschliff, reißen würde) betrug bei a) 5240 m und bei b) 4230 m. 32% ungebleichtem Sulfitzellstoff und 20% China-Die Tintenschwimmdauer (analog der Wasserschwimm- Clay wird
Reißlänge (das ist die Länge, bei der ein frei aufgehängtes Papierband unter seinem eigenen Gewicht 60 Eine Faserstoffsuspension aus 48% Holzschliff, reißen würde) betrug bei a) 5240 m und bei b) 4230 m. 32% ungebleichtem Sulfitzellstoff und 20% China-Die Tintenschwimmdauer (analog der Wasserschwimm- Clay wird
?Eboe), beimg bei a) 111Sekunden und bei b) a) ohne weiteren Zusatz bei pH 7,
172 Sekunden. ' . '.. TT . . A1 , . TT,,
5 b) mit 1 % Harzleim unter Alaunzusatz bei pH 5,5,
B e i s ρ i e 1 4 c) mit 1 % Poly-N-vinyümidazol bei pH 7 und
Ein Faserbrei aus 60% Holzschliff und 40% d) mit 1 % Poly-N-vinylimidazol und 1 % Harzleim
■ungebleichtem Sulfitzellstoff wird mit 1,2% Poly- unter Alaunzusatz bei pH 5,5
Claims (1)
- 5 6nach den Richtlinien des Zellcheming-Merkblattes 107 Beispiel 10zu Papieren des Quadratmetergewichtes 75 g/m2 ver-arbeitet, wobei die Entwässerungsgeschwindigkeiten Ein Papierbrei aus 1% ungebleichtem Natronzell-gemessen wurden. Diese betrugen bei a) 50 Sekunden, stoff und 99% Wasser wird auf 35° SR ausgemahlenbei b) 48 Sekunden, bei c) 40 Sekunden und bei d) 5 und bei pH 737 Sekunden. a) ^t 0,4 % Poly-N-vinylimidazol unda)B7e50/derb) I5 er6or/eTlg2 S^Älsfö, aS" b> «* °'4°/° Feststoff der im BdsPiel 8 ^™*»a) 7,5 /ο, b) 15,6 /0, c) 12,5 /? und d) 19 0 /0 Asche, Dispersion zu Papieren des Quadratmetergewich-bezogen auf ihr ursprüngliches Trockengewicht; ^0 , , verarbeitetdaraus geht hervor, daß Poly-N-vinylimidazol, insbe- io esondere in Kombination mit Harzleim, auch ein Diese Papiere wurden nach der TAPPI-Vorschriftgutes Füllstoffretentionsmittel ist. T 441 m-58 für die Prüfung nach C ο b b auf ihrDie Werte für die Wasserschwimmprobe sind bei b) Wasseraufnahmevermögen untersucht. Die Werterund 6 Minuten und bei c) und d) größer als 2 Stunden; betrugen bei a) 53 Cobb und bei b) 30 Cobb.bei der Tintenschwimmprobe wurden folgende Werte 15 Bei beiden Versuchen a) und b) ermäßigte sichgemessen: bei b) 7x/2 Minuten, bei c) 8V2 Minuten außerdem der Mahlgrad auf 25° SR.
und bei d) 63 Minuten.Die Stoffsuspension zeigte bei den Versuchen c) Patentansprüche:und d) eine deutliche Flockung der Feinstfaseranteile. 1. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol zurNach dem Stillsetzen des Rührers neigte der Faserbrei 20 Masse- oder Oberflächenleimung von Papier,bei Versuch c) zum Sedimentieren, während man bei 2. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol nachVersuch d) Flotation erkennen konnte. Die Trübung Anspruch 1 zusammen mit anderen Leimungs-des ablaufenden Siebwassers war bei Versuch a) am mitteln.stärksten, bei den Versuchen b) und c) etwa gleich und 3. Verwendung von Poly-N-vinylimidazol nachbeim Versuch d) am geringsten. 25 Anspruch 2 bei der Harzleimung von Papier.609 503/206 1.66 © Bundesdruckerei Berlin
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