DE1546474A1 - Rohstoffgemische fuer die Herstellung von Papier,Verfahren zur Verarbeitung solcher Gemische und so hergestelltes Papier - Google Patents

Description

PATENTANWALT

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23. Februar 1965 Gzy./kl.

UHTON CARBIDE CORPORATI0», New York 10017, ff.Y. / ϋ_β3_βΑ<

Höhatoffgemisehe für die Herstellung von Papier, Verfahren zur Verarbeitung solcher Gemische und so hergestelltes

Papier · ·*·'

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Rohstoffgemisch für die Herateilung von Papier, ein Verfahren Eur Herstellung von Papier und so hergestelltes Papier.

Nachstehend wird als "Asbest von hoher Reinheit" ein Asbest vom Chrysotiltypue mit kennzeichnenden Eigenschaften hinsichtlich der Oberfläche des Gehaltes an Magnetit, der Reflection und der Aufschlemnibarkeit verstanden,. Als Rohstoffgemisch für Papier werden alle Zusammensetzungen bezeichnet, welche erforderlich sind, um ein verfilKtes Papier auf Papiermaschinen herzustellen. Rohstoffe für die Herstellung von Cellulosepapier enthalten immer Öellulose Pasern in aufgeschwemmter Fore· Sie können euch Füllstoffe, Schlichten, Bindemittel und andere Stoffe für besondere Zwecke enthaltene

ο Als "Papier" wird im folgenden ein nicht gewebtee, verfilztes

Papier verstanden. Einschließlich, aber nicht beschränkt

• auf Einpaokpapier, Druckpapier, Tapeten, Poppe_t Karton,

««» Papiermache und dergleichen.)

JJ- Papier wird in der Regel aus HolzBOxlstoff hergestellt. Hier« ** für sind fünf verschiedene Arten von Holzsalletoff bekannt, und gwar d«är mechanisch hergestellte Zelletoff, derJ

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chemisch hergestellte Zellstoff, Sulfidzellstoff, Sulfatoder Kraftzellstoff und Sodasellstoff· Aus reinem Zellstoff kann man lediglich Zeitungspapier herstellen*' da die für andere Zwecke benötigten Eigenschaften mit reinem Zellstoff allein nicht zu erzielen sind· Ein solches Papier Ibfc weich und hat eine gelbliche oder gräuliche Farbe* Dünne Papierblätter dieser Art sind durchscheinend für das auf der Rückseite aufgedruckte. Daher gibt man verschiedene weitere Stoffe zu, z,B₀ Schlichten» Füllstoffe, und Farbstoffe, um das Papier den verschiedenen Verwendungszwecken anzupassen» Für bestimmte besondere Zwecke gibt man auch synthetische Faserstoffe, z.B. aus regenerierter Cellulose, aus Superpolyamiden oder aus Polyacry!verbindungen zu₀

Papier _t ausgenommen Papier, für Absorptionszwecke, wie Filterpapier, Handtücher, Terbandatoffe und Zeitunspapier, muß feingemahlene Füllstoffe enthalten, die die Zwischenräume zwischen den verfilzten Fasern ausfüllen. 'Diese Füllstoffe geben dem Papier eine glatte Oberfläche, eine gröOere Weiße und Opazität utA eine bessere Bedruckbarkelt„ Zu den nicht faserförraigen unorganischen füllstoffen, die Üblicherweise verwendet werden, gehören Ton» Hatriumsiliooaluminat, ο Kieselgut, öaloiumailicat, Telkum_f Oalolumcarbonat, Calcium-. sulfat, gefälltes Bariumsulfat, Zinkaulfat und Titandioxyd„ oo füllstoffe, die zur Farbe oder Y/eißheit des Papieres bei- *«- tragen» wie z.B₀ Titandioxyd, werden mitunter auch als Pig- ^ mente bezeichnet.

Ώ±η anderer wichtiger Zusatzstoff ist die Schlichte. Sie wird dem Papier außer dem absorbierenden Papier zugegeben, um die Widerstandsfähigkeit gegen das Sintiringen von Flüssigkeiten zu vergrößern. Diese Stoffe werden der ZelIstoffaufschlemrauns gewöhnlich bevor der Bebildun& des Papieree

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zugegebene Zu den üblichen Schlichten gehören tierische Leime, Stärke, Gelatine, Harz, Harzabkömnilinge, emulgler« tee Wachs, Emuissionen von Bitumina und Laticee von Harten Von Kautschukähnlichen Stoffen. Die Schlichten werden gewöhnlich auf die Pasern auf ausgefällt durch Stoffe» wi® Aluminiumsulfat, Natriumaluminat, Bielaiainhars® oder Seis® von dreiwertigen Metallen» z.B., Alurainiunitriehlorido

Für manche Zwecke ist es erwünscht, das Papier äursfa Sieder schlagen von synthetischen Hars- oder auf die Pasern zu a eh Ii elite η, SolsM@ den Rohstoff gewöbnlieb in «3 en 'Auf schlage esTiefesetzt. Zu den für äie forüsgenöe Erfindung teo Bindemitteln^ gehören wässrige Sugpeasioiiea vom Stoffen, wie Wachs©«, AßpSsalten, Teeren, Pe-sii©22. und • natürliche' wad eyntiietiaeise Kateeoliuk-Mtieeg ©iac! afeea? äi bevorzugtet Bindemittel« Typisehe Beispiele serieller Stoffe sind die eopolymeren, aus Butadien und Styrol, üoh«, s synthetischer Eautecöiik mit 50 bis 80 Gew«^ Butadien,* mere aus Butadien und' Acrylnitril, d_oh_e ©in-Kautschuk mit 50 bie 80 $ Butadien, Polychloroprene_t polymere von Butadien, Copolymere ¥©n Buteäitii aaOIa und dergleichen. Auch in ätr Wärme härtbare B»me₉ S₉B₀ Phenolaldehydharze, Alkydharz®, Harnstoffaldelsydaarase, Q Melaminforinaldehydharze, Bind geeignete Bindemittel» Zu den <° geeigneten Bindemitteln aus thermoplastischen Harssen gehören ω beispieleweiae Vinylharze, Harze aus substituierten Tinyl- ^ verbindungen, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, PoIy- "£ vinylacetal, Polyvinylalkohol, Polystyrol, Polyacrylate, oo Polymetacrylnte, Polyacrylnitril, Polyacrylamid und dergleichen. Wßim die wässriße iJisperion deo Bindemittels den kautschukühnJiohen oder iiars-.nrtigen 81off in verteilter öT i eher Por\n otithiilt, kann er verwendet" wenlon,

H*.'-irr-u hla/^on (3«o Hindern jriuf <Mc in wiianrlßor Vin■■ κ

L· .ü ORIGINAL

persion befindlichen Fasern,

Blätter aus verfilztem Celluloeepapier werden üblicherweise 80 hergestellt, daü man zunächst eine verdünnte wässrige Aufschlemmung der Fasern herstellt, dann die gewünschten Zusatzstoffe zugibt, das Ganze auf ein feines Sieb bringt, das überschüssige Wasser durch daa Sieb qbfließen läßt, die Fasern auf dem Sieb verdichtet und dann trocknet. Das abfließende "Weiswasser" enthält gewöhnlich unterwünschte Mengen von feinen Cellulosefaser^ ■yon Füllstoffen und von anderen festen Stoffen, welche die Maschen des Siebes während des Abfließens des Wassers und während des Verfilzen* passieren. Wenn man'kein kompliziertes System zur Wiedergewinnung dieser Stoffe verwendet, gehen diese Rohstoffe mit dem Weiswasser verlorene

Die Erfindung betirfft ein Rohstoffgemisch für die Herstellung von Cellulosepapieren, das keine Disperionsmittel enthält, das einen Asbest hoher Reinheit von Chrysotiltypus enthält und wobei Papier erhalten wird, das sich durch verbesserte Eigenschaften ,Z₀B, durch eine verbesserte Halsfestigkeit etne Zugfestigkeit im nassen Zustande, Weichheit, Opazität und Bedruokbarkeit auszeichnet.

° Erfindungsgemäß verwendet man zur Herateilung von verfilztem Papier eine wässrige Disperion von Cellulosefasern, die etwa

*·> 0,5 bis 30 Gew.f>_t bezogen auf das Gewicht der Cellulosefasern Il eines Chrysotil-Asbestes hoher Reinheit enthält,, Ein solcher ££ Asbest hat eine spezifische Oberfläche von mehr als 60 m2/g_# ** einen Magnetitgehalt von weniger als 0_P5 #» eine Reflektion von mehr als 72 # und eine solche Aufschlemrabarkeit, daß weniger als 1 $ djes Asbestes auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden.

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? :ύ ORIGINAL

Die Erfindung betrifft ferner Papier, das aus einem solchen Rohstoff hergestellt ist·

Ss ist schon lange bekannt, Zellstoffaufschlemmungen Asbest zuzugeben, vor allem, um das Papier widerstandsfähiger gegen Füuer zu machen» Per bisher verwendete Asbest hat aber nicht die kritischen Eigenschaften die ein Chrysotilasbest hoher Reinheit gemäß der Erfindung besitzt« Die Verwendung dieses Stoffes bringt verschiedene unerwartete Ergebnisse und Verbesserungen mit sich. Aus Rohstoffen gemäß der Erfindung hergestelltes Papier ist frei von organischen Disperionsmitteln oder oberflächenaktiven Stoffen, durch welche der früher verwendete Asbest verunreinigt war₀ Der.Asbest gemäß der Erfindung ist kationisch und hat eine andere Ladung als die Cellulosefaser!! und die Füllstoffe* Er wird daher ohne weiteres auf den Füllstoffen und Cellulosefaser ausgefällte Ein weiterer Nach-Teil des früheren Verfahrens und der Verwendung von Asbest war die Notwendigkeit, den Asbest in eine wässrige Dispersion Überzuführen, bevor er zugegeben wurde, Bei der Erfindung werden diese Nachteile vermieden, da Asbest hoher Reinheit direkt in trockener Torrn oder sogar in Form zusammengepresster Körper zugegeben werden kann*

ο Bach einem anderen bekannten Verfahren wurde ein Kautschuken co Latex auf eine wässrige Dispersion von Kraft-Zellstoff und ^, Asbestfaeern niedergeschlagene Um Schweiriglciten durch die ** großen Mengen des LatexbinderB zu vermeiden, z.B. eine ßelbst- -» agglomeration des Kautschuks wurden besondere organische ο Ooaguliermittel verwendete

Bei der Erfindung wird diese unerwünschte Coagulation des Latex vermieden, da der verwendete Asbest Eigenschaften hat, welche die Verwednung eines JSTetzmlttelo oder Komplexer organische*

,Λ0 ORIGINAL

Ausfällmittel unnötig machenο Die Verwendung von Asbest anstelle der organischen bekannten Stoffe bringt verschiedene Vorteile mit sich, Probleme, die duroh die Verwendung der organischen Stoffe entstehen, «erden vermiedene Van kann anstelle der verhältnismäßig teuren organischen Stoffe ein relativ billiges anorganisches Material verwenden. Das naoh dem Verfahren hergestellte Papier hat verschiedene günstige Eigenschaften_o Alle diese Eigenschaften werden durch den Zusatz organischer Stoffe nicht erzielt, da diese lediglieh aus Verfahrenstechnischen Gründen zugegeben werden und sun größten Teil während des Trocknens des Papiers zersetzt werden oder verlorengehen.

Der Chyrotilasbest hoher Reinheit gemäß der Erfindung hat die nachstehenden Eigenschaften:*

Spezifische Oberfläche 60 bis 80 m /g Magnetit-Gehalt 0,04 bis 0,5 t Reflektion 72 bis 78 J* Aufechlemmbarkeit auf einem Sieb mit

einer lichten Maschenweite von 0,21 mm 0,2 bis 1,0 #

Die spezifische Oberfläche wird naph den Bekannten BET-Verfahren

gemessen. ***

° Der Magnetit-fohalt wurde nach der ASTM-Methodβ D-1118-57 bete stimmt» Da naöhdiesem Verfahren Magnetitgehalte nur bia knapp oo j

to zu etwa 0_p20 τ> bestimmt werden können, wurde das Verfahren ^ so verbessert, daß man auch ßehalta bis zu 0,005 $ Magnetit -* bestimmen kann» Hierfür bestimmte man die Änderungen in der

go Stromphase und nicht die Änderungen in der Spannung,

Dia Reflektion wurde bestimmt nach TAPPI-Möthoäe T-452-m-58_e Die Wer to Bind basogon auf die Reflektion von Magnesiumoxyd

dAÜ ORIGINAL

als 100 560

Die Aufschlemmbarkeit oder die Teilchengröße der aufgeschlemmten Pasern muß so sein, daß weniger als 1 $> und vorzugsweise weniger als 0_s5 i> auf einem Siebe mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden, wenn man das Verfahren bo ausführt, wie es unten beschrieben ist. Man prüft die Teilchengröße nicht an einem trockenen Muster, sondern an einer wässrigen Dispersion, da eine solche für die Herstellung von Papier in Betracht kommt. Hierzu verteilt man in einem vorgeschriebenen Disintegrator 40 g Asbest in zwei Liter Wasser und rührt die Mischung vier Minuten lang« Dann entnimmt man dieser Mischung ein Muster von 250 ml und verdünnt es mit Wasser auf drei Liter- Diese Verdünnte Aufschwemmung wird dann durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm gegeben, wobei das Sieb in einem Winkel von 30 g zu der waagerechten steht. Der Siebrückstand wird surückgewaschen in einem Becher mit 4 1 Inhalt mit Wasser verdünnt und ein »weites Mal durch das Sieb gegeben. Dieser zweite Siebrüekstand wird wieder zurückgegossen mit Wasser verdünnt und ein drittes Mal durch das Sieb gegeben» Der hierbei erhaltene Siebrückstand wird bei etwa 105°C getrocknet ugd gewogen. Das Gewicht dieses Rückstandes wird mit 20 multipliziert und gibt dann den Prozentgehalt an«, Diese Werte werden nachstehend überall verwendet. Die nachstehende Tabelle I die verschiedenen Eigenschaften zwischen verschiedenen

"Arten von üblichem Chryeotil-Asbest und von Chrysotil-Asbest cJaoher ÄLnheit, wie er für die Erfindung verwendet werden soll» ^Gerade dieee Eigenschaften sind verantwortlich für die unerwarteten Verbesserungen des Papieres und der Papierherateilung. «Es ist also wichtig den geeigneten Asbest zu verwenden,. Obwohl Chryaotilasbest aus Coalinga vorgezogen wird, kann man natürlich auch andere Shrysotil-Asbeste gerwenden, wenn sie die gewünschten Eigenschaften heben»

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TABELLS I

Vergleichende physikalische Eigenschaften von Asbestfasern

Asbestv- Reflektion Magnetit- Spezifische 4usschlemm Typ Prozent gehalt i> Oberfläche "barkeit jC

a /ß

Chrysotil-Astest aus Kanada

55-70

3,5-4,8

,Üblicher 60-64¹ "1,0-3,0

Chryäotil- '·'-■■ '■ ~

• Asi^est aus -' .-, " -M

_;Goalinga " . . ' - '^r p?_t

Coalinga in Kalifornien gewonnen»

19-31

55-59

10-20

10-67

Chryöotil-; 72-78 0,Α-03*_β< 60-80 Asbest auV ■''ν r ., , ¹ , ., ; Coalinga ^''5 '-» _:< ._r ' ^n von hoher ^. _r '''''?·* j--t Reinheit+ ' ^tov _r . >&v _s?..

+ Chrysotil-Asbest wird in

0,25-1,0

in der Iahe von

° ο to

Die wesentlich größere fleinheit von Asbest geeaß der Erfindung zeigt sich an seiner größeren Beflektion und an den Gehalt an Magnetit _o Ghryaotil-Asbest aus Coalinga einer hohen Reinheit hat eine Reflektion von 72 Me 78 £· wahrend das Ihn an nächsten liegende Material eine Heflektion von nur etwa 70 ψ hat« Obwohl zahlenmäßig, dieser unterschied klein erscheinen kann, so ist er doch von großer Bedeutung} die verbesserte Beflektion macht es möglich, den Asbest hoher Reinheit ale Zusatz von «_eB, weißes Schreibpapier su verwenden· Gebleichtes Papier für solche Zwecke hat gewöhnliche eine Heflektion von etwa 80 3* (TlPPI- T218hb-59 und T452-m-58), Man muß Zusätze, z.B· Titandioacyd und andere optische Aufheller, verwenden, um die notwendige Reflektion und Qpesität zu erreichen« Der übliche Asbest kann wegen seiner

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geringen Keflektion von unter 70 ?ί nicht bei der Herstellung von weißem Papier verwendet werden«.

Dagegen kann man Asbest gemäß der Erfindung auch als Zusatz für solches Papier brauchen» da jeder Prozent mehr an Reflektion 7ö3ten bei dem Zusatz von teuren Aufhellern» wie Titandioxid ersparte

Die Talelle I zeigt auch, daS der Hagnetitgehalt des Asbestes

dir Erfindung weniger ala die Häflte des Magnetitgehaltes nächsten Hateralsl beträgt und'sehr viel geringer ist, ale e'er von anderen Asbestarten* Die graue und nicht weiße Farbe des bekanrten Asbestes in 1st erster Linie auf keleine Teil-* chen von Magnetit zurückzuführen. Magnetit ist in den -meisten Chrysotil-Asbesten in Form von harten schwarzen kristallien Einlagerungen enthalten» Seine Gegenwart ist schädlich für . Papierrohstoffe, da er schwarze Flecke auf dem Papier verursacht, seine Heflektion herabsetzt und wegen seiner Abriebfähigkeit die Siebe und Druckplatten beschädigt. Eb 1st also . klar, daß die saubere Fleckenfreie Beschaffenheit von Papier gemäß der Erfindung ein zusätzlicher,Vorteil ist· Es sei bemerkt, daß der Übliche Ohryeotil-Asbest aus Kanada tinen V Magnetitgehalt von mehr ale 3₉5 # hat, wie die Tabelle X »eigt. Trotz der Verwendung von Dispersionsmittel verbleibt der Magnetit in der Asbest-Disperelon und eohlieQlich in dem Papier· Die Verwendung von lebest hoher Reinheit Überwindet <° dieses Problem, ebenso wie die Frage der Reflektion und des

Ca» Abriebes«

^J Die Aufschlemmbarkelt des Asbestes ist von außerordentlicher » Wichtig-keit für die Bildung von guten Papierblättern» und let kritisch fUr die Herstellung von Papier· Wenn ein-Asbest auch nur 3 bis 4 l· Bestandteile enthält» die auf dem Siebe mit einer lichten Mnachenwelte von 0,21 Dm zurückbleiben, so ist dao damit

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hergestellte Papier kein im Handel absetzbares Produkt, selbst dann nicht, wenn ee sich um braunes Fackpapier handelt. Die flocken und Bündel von ungereinigtem oder nicht aufgeschlagenem faserförmigen Asbest machen das Papier unbrauchbar. Solche Bündel machen das. Papier nicht nun unansehnlich, sondern verursachen auch eine« rauhe jmebene Oberfläche» welche Farbstoffe und Tinte ungleichmäßig aufnimmt. Die Tabelle I zeigt die großen Unterschiede in der Aufschlemmbarkeit der verschiedenen Asbestarteno.

Asbest gemäß der Erfindung verhält sich na£h dem Aufschlemmen in Wasser wie eine colloidale Suspension· Selbst nach dem Agglomerieren, trocknen oder Vorpressen kann der Aabest leicht wieder in Wasser dispersiert werden und «war durch mechanische Wirkung allein und ohne chemische Dispersionsmittel«

Die Verwendung von Chrysotil-Asbest hoher Beiriheit gemäß der Erfindung in Cellulosepapier bringt verschiedenen unerwartete Verbesserungen des Papiers selbst mit sich und zwar über die weiße und das Aussehen des Papiers hinaus· Die Vorteile best&en aber auch bei dem Herstellungsverfahren dieses Papieres. Es wurde insbesondere gefunden, dal? in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Absestes die Weichheit, die Opazität und die Bedruckbarkeit des Papieres erheblich verbessert «erden· Bs wurden ferner gefunden, daß del der Herstellung dl· Bildung ο der Papierblätter die Regelung dea Peohgehaltes und die Zurüfikto haltung des Latex des Pigmentes und der farbstoffe verbessert werden.

-* Van kann den Asbest gemäß der Erfindung der wässrigen AufochIem- ££ mung der Cellulosefaser an einer beleibigen Stelle des Herstel- ** lungsprosesses vor der Papiermaschine zu geben. Vorzugsweise wird der Asbest beim Aufschlagen in Form einer wässrigen Dlapereio

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zugegeben; man kann ibn aber auch In trockener Form oder in gepresster Form verwenden. Gegebenenfalls kann der Aebeat zunächst auch mit einem Füllstoff, wie Titandioxyd Yernengt und dann der Aufschwemmung der Faser zugesetzt «erden« Die Mischung aus Asbest und Füllstoff kann natürlich auch gepulvert oder gepresst sein· Man kann aber auch den Asbest alt einem Farbstoff färben und den so gefärbten Asbest dann zusetzen. Wenn ein Latex als Bindemittel für das Papier gebraucht wird, gibt man den Asbest vorzugsweise dar Aufschlemmung der Cellulosefasern zu und mischt dann einige Minuten lang z.B« in einen Aufscläger und gibt dann -den latex zu. i*

Die 15en-e des zuzugebenden Asbestes nSogt ab Ton dem Typ des verwendeten Zellstoffs, τοη der Art dea herzustellenden Papieree. und von den zu verbesserten Eigenschaften«, Im allgemeinen kann die Asbestmenge zwischen 0*5 und 30·. fiaw.jtf bezogen auf das Gewicht der trockenen Cellulosefasern ge&%anken< > Zur Regelung dee Pechgehalt es genügen im allgemeinen etwa 0,5 bis 2 i» Asbest, zur Verbesserung der Blattbildun^·. »in* Zurückhaltung des Füllstoffes zur Brreiohung einer guten Opazität und Bedruokbarkeit etna 1 bla 4 Jt, zur Verbesserung der Aufnahmefähigkeit für Farbstoffe etwa .1 bis 3 £» sur Verbesserung der Weichheit etwa 2'bla 10 j£ und zur Terbeeeerang dtr Aufnahmefähigkeit für latex etwa 2 bla 30 jC. Das alnd aber was dit 1ieTorsagt«n Berelene·

Wenn nicht anderes vermerkt ist, sind alle Prozentgehalte Gewichtsprozente, r.obei die Gehalte an lusfitzen, wie Füllstoffen, auf das Gewicht der trockenen Cellulosefasern bezogen alnd· Wenn ferner nichts anderes beaerkt lst₉ so sei Terstgnden, daß alle Papiere, deren Herstellung nmä Prüfung beschrieben ist in Obere ine tiamung alt den üblichen SAPPI-Verfahren unter ¥er- ^endüüig einer, Laboratoriumppepieraes-chine τοη Wobei und WOOD ber^eatellt. sind·

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Sin Problem in der Papierindustrie iet seit langem die Präge der Verluste mit dem Weißwasser, d.h. der Verlust von feinen Fasern und Füllstoffen die nicht auf dem Sieb der Papiermaschine zurückgehalten werden, sondern mit dem Wasser abfließen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind schon verschiedene harzartige Zusatzstoffe vorgeschlagen worden, z.B. tierische Leime, Karayaharz, Homopolymere und Copolymere von Acrylamid, Phosphate von Stärke und PolyÄthylenoxyde. Bei dem Terfahren der Erfindung wirkt der erfindungsgemäße Asbest als ein Zurückhaltungsmittel, sowohl für die feinen Cellulosefasern wie fUr die mineralischen Füllstoffe_o

Es wurde gefunden» daß bei Zusatz kleiner Mengen von hochreinem Asbest gewöhnlich etwa 1 bis 4 i> bezogen auf das Gewicht der trockenen Cellulosefaser, zur der Zellstoffaufechlemnung vor der Zufuhr zu Papiermaschine, daß dann die Menge der auf dem Sieb der Papiermaschine zurückgehaltenen Cellulosefaser größer ist, als wenn kein Zusatz von Asbest verwendet wird. Augenscheinlich wird der Asbest hoher Reinheit, wie ein Filter, der die Cellulosefasern senkt und zurückhält. Möglicherweise iet daa damit zu erklären» daß der Asbest hoher Reinheit eine elekt.ropositive Oberflächenladung hat und daher angezogen wiSMT'von din Celluloaefasern die eine Electronegative Ladung haben. Hierdurch werden die Fasern dee Ztlletoffs mirUckgehfllten und gelangen nicht in das Weiohwaeeer·

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Die Tabelle II zeigt die Wirkung des Zusatzes von Asbest hoher ' Reinheit auf die Zurückhaltung der Cellulosefaser^ der Papierherstellung« Drei handgeschöpfte Blätter wurden aus einem Gemisch hergestellt, das in jedem Falle aus 80 $> Holzschliff und 20 ?o Sulfidzellstoff bestand» Das ist eine für Zeitungspapier typische Zusammensetzung· Das erste Blatt enthielt kein Asbest, das zweite 0,5 fi und das dritte3P $ Asbest, bezogen auf das ' Gewicht des Zellstoffa„ Jede Mischung wurde vor dei* Herstellung der Blätter mit Aluminiumsulfat auf einen ph^Wert von 4,5 bis 5,C eingestellt. Es wurde die Menge der Fasern bestimmt, die durch das Sieb hindurchgingen und in das Weißwasser gelangten·

Tabelle II

Verwendete Verlust an Verbesserung Verluste an Aabestmenge j» Cellulose j» jC Asbest j»

0 2,48 -τ-

0,5 1,87 24»6 0,02

5,0 1,96 21,0 0,12

Verluste an

Die Zahlen zeigen, daß schon sehr kleine Zusätze von Asbest hoher Reinheit die Verluste an Cellulosefasern erheblich bis um 25 # verringern, und daß die Verluste an Asbest selbst sehr niedrig sind« Die Vorteilt eind natürlich doppelt» da erstens Rohstoffe eingespart werden und die Kosten tür die Aufarbeitung des WeiQwasser gesenkt werden,,

Ke wurde ferner gefunden, daß-schon geringe Zusätze von Asbest hoher Reinheit zum Zollstoff, welcher anorganische Füllstoffe enthält, auch diese in dem Papier zurückhält. Wahrscheinlich ist das ebenso wie beim Zellstoff auf die Ladung zurückzuführen) da der Asbest eine elektropoeitive Oberflächeniadurig hat, zieht er die anorganischen Füllstoffe an, die in der Regel elektro-

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negativ geladen sind, sodaß beide in dem Papier zurückgehalten werden.

Weitere Versuche wurden durchgeführt, um die Wirkung des Asbestes hoher Reinheit auf die Zurückhaltung der mineralischen Füllstoff? und auf die Opazität zu prüfen«, Jedes hergestellte Blatt hatte ein Gewicht 60g/m und wurde aus gebleichtem Sulfidzellstoff hergestellt. Verschiedene Kengen von mineralischen Füllstoffen wurden jeweils zugesetzt, wie die Tabelle III zeigt· Die zugesetzten Mengen werden ausgedrückt in #, bezogen auf die Menge des trockenen Zellstoffee· Die in der Tabelle III zurückgehaltenen Mengen werden ausgedrückt in £ der insgesamt zugegebenen Menge jedes Stoffes* Die im Papier enthaltenen Füllstoffe wurden durch Veraschen des Papieres und chemische bestimmung der Titandioxyd-Mengen.in der Asche bestimmt« Die Werte für Ton und Asbest sind zusammen wiedergegeben, weil sie durch chemische Analyse nicht leicht einzeln bestimmt werden können.

	I.1 O	> Ton ^	Tabelle	III	$> zurückgehaltener Stoffe	, Opazität %
	O	4	-		Tön TiO,	69,8
Zugesetzt	2	2	Gesamt^	Asbest +		70,6
Asbest #	2	4	4	23	--	73,3
O	5		4	52	34	74,9
2	5	4	6	22	49	77,2
O	■ 10	2 ·	6	50	31	80,0
2	10	'4	9	25	42	82,4
O		2	9	57	36	84,1
2		14	27	43
O	14	57
2

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Die Tabelle III zeigt, daß Asbeat hoher Reinheit ausgezeichnet die am häufigsten gebrauchten Mineralstoffe bei der Herstellung von Papier, d.h. TiOg und Ton in dem Papier zurückhalten· Man sieht, daß bei Ersatz der Hälfte des Tones durch Asbest hoher Reinheit die zurückgehaltene Menge von Asbest plus Ton um über 100 $> erhöht wird, und daß gleichzeitig die Menge des zurückgehaltenen" Titandioxyds um mehr ale 44 $ erhöht wird. Gleichzeitig wird die Opazität deutlich verbessert· Diese Tatsachen spielen — bei der Herstellung von Papier eine große Wjfctsohaftliche Rolle, da sie zeigen, daß größere Mengen dea Rohstoffes in den Ausgangestoffen in dem Papier enthalten eind. Das bedeutet, daß man mi-jb geringeren Mengen von Rohstoffen auskommen kann. Ferner werden auch die Kosten für die Aufarbeitung des heißwasser erheblich herabgesetzt.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, daß das Titandioxyd durch die Asbestfasern in einem solchen Zustand festgehalten wird, daß das TiO₂ in feinverteiltem Zustande entlang der Ausbestfaser verbleibt und nicht aglomeriert· Sas ermöglicht dem Titan- οχγά seine maximale optische. Wirksamkeit. Der Asbest ist also ein besseres Ausflockmittel als die üblichen organischen und anorganischen Stoffe, da durch die letzteren die Pigmente und Füllstoffe mehr aglomeriert und Weniger in Einzelteilchen ausgeflickt werden· In manchen Fällen ist ee vorteilhaft, Kristallwaeser haltiges Aluminiumsulfat zusätzlich zum Asbest fctieugeben, um das Festhalten der organischen PtUlstoffe noch weiter au verbessern. Ghrysoltil-Asbest von hoherjReinheit ist gut verträglich mit den meisten der üblichen organischen und anorganischen Hilfsmittel·

Man setzt dem Papier Titandioxyd zu, um seine Opazität und Helligkeit zu verbessern Zur.Erreichung einer hohen Opazität und Helligkeit werden größere Mengen von Titandioxyd oder von ' anderen Pigmenten benötigt, »'enn man also die Zurückhaltung dieser Pigmente verbessern kann, so wird damit auch die. Opazität und dl·

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Helligkeit verbessert. Das wurde in der Tabelle III oben gezeigt und geht auch aus der Tabelle 17 unten hervor. Bei allen in dieser Tabelle wiedergegebenen Vereuohen betrug die Menge der mineralischen Füllstoffe 10 $ des gebleichten SuIfidsollfttoffβ· Zum Ausfällen der wässigen Dispersionen von Titandioxyd und Asbest wurde zusätzliche Natriumcarbonat verwendet· Die Opazität wurde durch ein Opazimeter von Bausch und Lomb gemessen. DieHelligkeit wird durch den Prozentgehalt eines Lichtes eines engen Bereiches von 50 Millimikron-Breite in der Mitte des sichtbaren Spektrums ausgedruckt, daß durch das Muster zurückgestrahlt wird. Im vorliegenden Falle wurde monochromatisches Lioht mit einer Wellenlänge von 457 Millimikron verwendet. Verglichen wurde die Reflexion'mit der Reflexion von Magnesiumoxyd, die mit 100 bezeichnet ist«

	TiO2 J	Tabelle IV	Opazität £	Helligkeit }ß
Asbest $	-10 9 8 5	ί Verhältnis TiO«: Asbest	84,5 93,5 94,0 94,0	86,0 85,0 84,5 82,5
O 1 2 5	9*1 4*1 111

Die Zahlen zeigen, daß bei Ereata eineef Teiles dee Titandioxyds durch Asbest hoher Reinheit die Opazität erheblich verbessert wird, während die Helligkeit nur unbedeutend abnimmt.

Üb wurde ferner gefunden, daß Asbest hoher Rein eit dazu beiträgt, daß ein Latex aus Harz oder Kautschuk.sehr viel besser im Papier zurückgehalten wird. Uleichaeitig werden dadurch Schwierigkeiten überwunden, die bei den bekannten Verfahren dadurch auftreten, daß der Latex ungleichmäßig auf den Fasern abgelagert wird und daß der Kautschuk aglomerierto Früher wurde versucht, diese

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Schwierigkeiten durch Zusatz verschiedener organischer Netzmittel und/oder Dispersionsmittel zu beseitigen. Bei Verwendung von Asbest hoher Reinheit sind solche organischen Zusatzstoffe nicht erforderlich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man Zellstoff mit etwa 2 bis 30 Gewichtsprozent Asbest hoher Reinheit, bezogen auf das Gewicht der trockenen Cellulose, und mit etwa 5 bis 50 # Latex-Peststoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Cellulose und dee Asbestes· Bei solchen Zusammensetzungen werden durch das Asbest hoher Reinheit drei Vorteile erreicht« Erstens wird die Zurückhaltung des Latex verbessert, zweitens werden die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die Falzfestigkeit, die Zugfestigkeit im nassen Zustand und die Weichheit, dee Papiers verbessert und drittene wird die Bildung von Papierblättern erleichtert.

Die handgeschöpften Blätter bei diesen Versuchen wurden auf einer Laboratoriumsmasohine nach Noble und Wood nach den üblichen Verfahren hergestellt. Der Grundstoff bestand aus gebleichtem Kraft-Zellstoff. Der Zellstoff und der Asbest hoher Reinheit wurden in einem Laboratoriumsserteiler 5 Minuten lang gemischt. Dadurch wurde eine gleichmäßige Verteilung des Asbestes in den Zellstofffasern erreicht. Dann gab man einen Latex nit etwa 56^ Peststoff und einer Viskosität von 150. oentipia in den in dtn Tabellen V bis VIII angegebenen Mengen au und rührte weitere 10 Minuten lang· Ale Latex wurde ein durch Carboxylgruppen modifiziertes Copolymer , aus Styrol und Butadien verwendet, Mt einem Verhältnis von Styrol zu Butadien von 3:1. Durch Zusatz von Aluminiumsulfat wurde der ph-Wert auf 4,5 bis 5_f0 eingestellt. In allen,Fällen wurde dae Grundgewicht des Papierblattea, ohne den Latex, auf etwa 40g/m² gehalten. Die handgeschöpften Blätter fturden in der

I 0

Üblichen Weise hergestellt. Das Sieb mit den darauf befindlichen Fasern wurde dann duroh einen sehr leichten Druck zusammengepreßt.

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Schließlich wurde das Papierblatt von dem Sieb auf ein Blatt aus Teflon gebracht, wieder gepreßt und in einem Trommeltrockner drei Minuten lang bei 220⁰G getrocknet·

In allen Fällen wurde das Gesamtgewicht der Fasern, d.h. des Asbestes und des Zellstoffs, gleich gehalten· Sie Vergleichsmuster bestanden nur aus gebleichtem Kraft-Zellstoff. Dann wurden verschiedene Mengen des Zellstoffs durch Asbest hoher Reinheit ersetzt· Zu jedem dieser Rohstoffgemische wurde dann eine bestimmte Menge des Latex zugesetzt, die die Tabellen unten zeigen· Der Prosentgehalt des Latex ist bezogen auf das Gesamtgewicht des Zellstoffs und der Asbestfasern· Die auf diese Art hergestellten handgeschöpften Blätter wurden untersucht auf die Zurückhaltung des Latex, auf die Falzfestigkeit, auf die Festigkeit in nassem Zustande und auf die Weiobheit. Die Ergebnisse sind in den Tabellen V bis VIII enthalten·

■Tabelle V

zurückgehaltene Menge des Latex in i»

Latex $> # Asbest, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern 20 JL 12.5 25 57.5 50 33,3 35 48 66 56 50 5 68 57 37 30

14 36 38 44 70

Die Tabelle V zeigt, daß der Asbest hoher Reinheit dazu beiträgt, den Latex zurückzuhalten und daß es hierbei eine gewisse optimale Meng· des Asbestes gibt· Die zurückgehaltene Menge des Latex wird ausgedrückt durch das Verhältnis der im Papier enthaltenen Menge., geteilt duroh die ursprünglich den Rohstoffen sugeeetete

Außer zur besseren Zurückhaltung des Latex trägt die Einverleibung von Asbest hoher Reinheit auch noch zur Verbesserung gewisser physikalischer Eigenschaften bei. Hierzu gehören inabesondere die Falzfestigkeit, die Zugfestigkeit in nassem Zustande und die

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Weichheit. Die Falzfestigkeit wurde naoh den Vorschriften der TAPPI mit einem MIT PoId Endurance T_ester bestimmt. Die Falzfestigkeit wird ausgedrückt durch die Zahl der Falzungen, denen das Papier ausgesetzt werden kann, bevor es bricht.

-Tabelle VI Falzfestigkeit

jo Asbest« bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern

Latex K>	O	12.?	2S	37.5	5XL
20	36	35	37	35	4
33,3	6	69	167	82	45
50	66	300	318	242	109

Die Tabelle VI zeigt, daß der Asbest hoher Reinheit aöhr dazu. beiträgt, die Falzfestigkeit su verbessern, und daß die optimalen Eigenschaften abhängig sin«! sowohl von der Menge des Latex sowie ν .ι der Menge des Asbestes» Ea sei bemerkt, daß die optimale Falzfestigkeit nioht zusammenfällt mit der optimalen Zurückhaltung für den Latex· Wahrscheinlich trägt der Asbest selbst zu dieser Eigenschaft bei·

Die Zugfestigkeit in nassem Zustande wurde nach den Standard-Verfahren der TAPPI ausgeführt. Hierbei wurde jeder Streifen nur 30 Sekunden lang in Wasser eingetaucht und der Vereuoh *wahrend 20 Sekunden naoh des Eintauchen ausgeführt. Dies· Bedingungen wurden gewählt, um "dl· Prüfung su beschleunigen. Die Zugfestigkeit in nassem Zustande, d.h. die Bruchlänge in Metern 5* für jedes Blatt waren die folgenden.

S Tabelle VII

"^ Zugfestigkeit in nassem Zustande

te # Asbest« bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern

* MZSSJl JL 12.5 25 37.5 50 20 523 3βΟ 619 647 502 33,3 264 Ίαι W.. 723 719 .

^87S 559 '996 · 1153 '_BAD ^

Die Tabelle VIl zeigt, daß ein Zusatz von Asbest hoher Reinheit die Zugfestigkeit in nassem Zustande von Zellstoffpapier, welches Latex enthält, wesentlich verbessert«

Sie Wirkung des Zusatzes von Asbest hoher Reinheit auf die V/eichheit ist in der Tabelle VIII unten gezeigt· Man sieht, daß Asbest hoher Reinheit wesentlich zu der Weichheit des Blattes beiträgt. Die Messungen wurden durchgeführt in Übereinatimmung mit den TAPPI-Methoden T-451-m-60·

Tabelle VIII Weichheit, flaoh Clark-Steifhei't

1» Aabeat. bezogen auf das Gesaaitgewioht der Paaern latex *■ O 12,5 25 37.5 50 33,3 6,1 7,9 ,8,4 10,7 14,9

Ein Papier aus gebleichtem Weichholz-Sulfid-Zellstoff ohne Asbest und ohne Latex hat eine Olärk-./eiehheit von etwa 9,5. Der Zusatz von 3 bis 8,5 # Asbest hoher Reinheit verbessert die Weiohheit um 11 bis 21 Punkte. Ein stark gebleichter Kraft-^Aell-* stoff aus Weichholz gibt gewöhnlich ein hartes Papierblatt mit einer Weichheit von etwa 1,8.. Zusätze von 1,5 bis 10 5* Asbest hoher Reinheit verbessern die Weichheit auf etwa 2,5· Zeitungepapier wird in der Regel aus einem Zellstoff hergestellt, der 20 # Sulfidzellstoff und 80 # Holzschliff enthält· Ein solchen ■ Produkt hat eine Weichheit von etwa 2,5. Zusätze bis eu 6,5 £ Asbest hoher Reinheit erhöhen die Weichheit bis zu 3,0. TJm also die Weichheit des Papiers zu verbessern, gibt man vorzugsweise etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent Asbest hoher Reinheit, bezogen auf das Gewicht des Zellstoffes, in den Ausgangsstoffen vor der Bildung des Papierblattes zu.

Π- f\

Papier aus gebleichtem Sulfidzellstoff mit kleineren Mengen von Asbest hoher Reinheit haben eine sehr hohe Adsorbtionafähigkeit für anioniseheund catfanisohe Farben. Die Versuche wurden durchgeführt mit Säure blau 3RP* Papierblätter mit 5 Gewichtsprozent Asbest hoher Reinheit,, bezogen auf den Zellstoff und Papierblätter ohne Zusatz von Asbest wurden miteinander verglichen» Es wurde ferner Papier mit einem Gehalt von Aluminiumsulfat und einer Harzsohllchte mit und dme Asbest hoher Reinheit geprüft. In allen Fällen hielten die Asbest enthaltenden Papiere die Farben besser fest» was durch den Augenschein und Reflexionsmessungen festgestellt wurde· Der Farbstoff wurde ferner gleichmäßiger festgehalten und beide Seiten der Papierblätter waren gleichmäßiger gefärbt· Papier· blätter ohne Asbest hoher Reinheit waren ungleichmäßig in ihrer Struktur und Färbung, und die beiden Seiten waren nach dem Färben verschieden« Die Siebseite dee Papieres hatte eine andere Tönung als die Filzseite. Man kann natürlich auch zur Erzielung einer gleichmäßigen Färbung so vorgehen, daß man dem Zellstoff Asbest hoher Rein/.eit zusetzt, der für sich vor der Zugabe in der gewünschten Art gefärbt 1st«

Papier mit einem Gehalt an Asbest hoher Reinheit ist ferner besser bedruokbar und verträglicher mit der Druckfarbe· Die Bedruckbarkeit wird definiert als 1-minus dem Bruch« der erhalten wird durch die Reflexion «ineβ üblichen gedruckten Blattes durch die Reflexion dieselben Blattes vor de« Bedrucken}, die Werte werden in Prozenten' wiedergegeben· Die Verträglichkeit mit der Druckfarbe wird ausgedrückt in Prozenten der verfügbaren Druckfarbe, die auf das Blatt übertragen wird· Zur Bestimmung der Bedruckbarkeit und der Verträglichkeit gegen Druckfarben wurden drei verschiedene handelsübliche Papiere hergestellt; In jedem Falle enthielten die Rohstoffe 70# gebleichten Sulfid-Zellstoff, 20 # Kraftzellstoff und 1o# Altpapier.·

BAD ORIGiMAL

Die Vergleiohspapiere enthielten kein Asbest, aber 4 £ Ion und 10 ^ Talkum ala Füllstoffe. Die Papier ait 2 jC Asbest hoher Reinheit enthielten nur 2,4 Ί» Ton und 6 £ Talk, um dieselbe Menge an Füllstoffen zu haben« Die Papiere mit 3 ί* Asbest hoher Reinheit enthielten nur 1,8 £ Ton und 4,5 £ Talkus. Alle Gehalte an Füllstoffen sind bezogen auf das Gewicht der Ausgangsstoffe· In jedem Falle wurden Papiere hergestellt, bei welchen 5D0 Blätter 21,3 kg wogen. Sie Herstellung wurde durchgeführt auf einer Maschine nach Fourdrinier nach den üblichen Verfahren· Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 enthalten.

Tabelle IX

kein Asbest 2# Asbest Verbesserung 3 ί> £ Asbest

Druckfarbenaufnahme $>

Filzoeite Siebseite

Bedruckbarkeit i>

Filmseite' Siebseite

33,90 26,28

55,50 47,70

36,90 31,28

56,92 53.94

8,85 19,00

2,66 13·0β

37,48 30,00

57,26 53,94

Verbesserung^

9,97 14,15

3,17 13,08

Die Tabelle 12 se igt, <LiB die Verwendung von Aehest hoher .Reinheit sowohl die Bedruokbarkeit sowie die Aufnahmefähigkeit für ■"ruokfarben um 13 bJsw· 19 £ verbessert.

Claims (6)

1. Zi

   Patentansprüche

   1* Cellulose und 0,5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Celulösefasern, Asbdst enthaltendes Rohstoffge-' misch.für die Herstellung von Papier, dadurch gekennzeichnet, daß der Asbest ein Chrysotil-Asbest hoher Reinheit ist, dar eine spezifische Oberfläche von über" 60 m /g, einen Magnetit-Gehalt unter 0,5 ^ und eine Reflexion über 72# hat, und in einer Menge unter 1,0 $> auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 Jih zugehalten wird·. . -
2. 2. Rohstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein bchlichteroittel enthälf·
3. 3c Rohstoffgeraiftoh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Schlichtemittel einen Kautschuk-Latex enthält·
4. 4ο Rohstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 biß 3, dadurch _u^kennzeichnet, daß es zusätzlich wenigstens einen weiteren nichtfaserförmigen Füllstoff enthalte
5. 5ο Rohstoffgemisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ee als zusätzlichen nichtfasevfuraigen PUlIstoff Titan·; dioxyd, Tälkun und/oder Ton enthält· ;. . ·
6. 6. Papier, dadurch gekennzeichnet, dad «β aus einem Rohstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt iat₀

   BAD ORiGJNAL