DE1621697B2

DE1621697B2 - Papierleimmischung

Info

Publication number: DE1621697B2
Application number: DE19671621697
Authority: DE
Inventors: Junichi Mabi Kibi Okayama Hatton Tatsuaki Ikari Kyoichiro Imoto Saburo Kurashiki Sekazi, (Japan) G03b 27 50
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1966-03-15
Filing date: 1967-03-15
Publication date: 1973-08-30
Also published as: GB1140415A; FR1514621A; US3442848A; DE1621697A1

Description

Der zweckmäßigste Bereich für die Menge an Metallhalogenid zur Erreichnung des der Erfindung gesetzten Zieles, innerhalb dessen keinerlei Verschlechterung der Eigenschaften des geleimten Papiers auftritt, liegt, bezogen auf das Gewicht des Polyvinylalkohols, zwischen 5 und 30°/₀.

Die zweckmäßigste Art der Durchführung der Erfindung ist es, wenn der Weichmacher für Polyvinylalkohol und die Metallverbindung innerhalb eines Bereiches von 5 bis 30 Gewichtsprozent in gleichen Anteilen zugesetzt werden, wobei die Menge an Weichmacher vorteilhaft in einer Menge von 2 bis 35 °/₀, bezogen auf das Gewicht an Polyvinylalkohol, zugesetzt werden kann.

Bei einem Leim, der ausschließlich aus Polyvinylalkohol besteht, wird das der Erfindung gesetzte Ziel nicht erreicht, wenn der Weichmacher für Polyvinylalkohol in einer Menge von weniger als 2 Gewichtsprozent vorliegt. Desgleichen werden unerwünschte Leimeigenschaften erhalten, wenn die Menge 35 Gewichtsprozent überschreitet.

Wenn der Weichmacher für Polyvinylalkohol und die Metallverbindung jeweils für sich allein mit dem Polyvinylalkohol enthaltenden Leim vermischt werden, werden im ersten Fall nur ein Weichmacheffekt und im zweiten Fall nur ein Quelleffekt erzielt. Im Gegensatz dazu kann Papier, das nicht mit den Trockenwalzen verklebt, leicht erhalten werden, indem man eine Mischung aus beiden genannten Zusätzen in den beschriebenen Verhältnissen beimischt.

Erfindungsgemäß kann die Leimlösung entweder dadurch erhalten werden, daß man zunächst den Papierleim in Wasser löst und dann den Weichmacher für Polyvinylalkohol und die Metallverbindung zusetzt oder indem man den Weichmacher und die Metallverbindung mit dem Papierleim vermischt und das erhaltene Gemisch in Wasser löst. Weiterhin ist möglich, eine Leimlösung nach der Erfindung herzustellen, indem man entweder den Weichmacher oder die Metallverbindung mit dem Polyvinylalkohol enthaltenden Leim mischt, die Mischung in Wasser löst und dann den noch fehlenden Zusatz zufügt. Der Zusatz von Füllstoffen wie Ton und/oder Entschäumungsmitteln, um erforderlichenfalls das Volumen zu vergrößern und/oder eine Durchdringung zu verhindern, hat keinen nachteiligen Einfluß auf die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung. Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsgrad von 98,5 Molprozent und aus gleichen Mengen Glycerin und Calciumchlorid von, bezogen auf Polyvinylalkohol, 2, 5, 10, 20, 40 und 60 Gewichtsprozent wurden zur Gewinnung von 5°/₀igen wäßrigen Lösungen unter Erwärmen in Wasser gelöst. Gleichzeitig wurde zum Vergleich eine 5°/_oige wäßrige Polyvinylalkohollösung hergestellt. Diese Leimlösungen wurden in einer Menge von 0,7 g Polyvinylalkohol pro m² auf Pappestreifen aufgebracht, die dann mit Hilfe von Trockenwalzen getrocknet wurden. Ein Verkleben mit diesen Walzen wurde bei den Proben beobachtet, bei denen die Mengen an Calciumchlorid und Glycerin jeweils weniger als 2 Gewichtsprozent (bezogen auf die Polyvinylalkoholmenge) betrugen.

Die Ergebnisse dieser Prüfung der geleimten Pappen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Die Tabelle zeigt, daß die Proben, die Glycerin und Calciumchlorid in Mengen von mindestens 5 Gewichtsprozent (bezogen auf Polyvinylalkohol) enthielten, keine Verklebung mit den Heizwalzen zur Folge hatte, und daß die geleimten Pappen ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen.

Tabelle

CaCl₂ + Glycerin (1:1), %,/Poly-	Grad der Verleihung	Glanz der Pappe	Glanz nach dem Bedrucken	Biegefestigkeit	Abriebbeständigkeit
vinylalkohol	(Sek.)*)	(%)²)	(7o)³)	(Male)⁴)	(Sek.)=)
Unbehandelt	60	12,9	18,8	28	27
0	96,2	18,2	46,0	31	1080
4	102,0	17,5	48,4	32	1983
20	120,2	18,8	50,4	34	- 6608
20	109,2	17,8	46,6	36	5472
40	117,6	17,4	41,3	33	4646
80	125,6	16,0	45,4	32	• 4742
120	113,8	17,5	44,3	34	4476

Meßmethoden:

*) Das Versuchspapier wird über Eck gefaltet und so auf eine 2%ige Amrnoniumrhodanidlösung von 20 ± 1°C in einer Petrischale gelegt, daß es schwimmt. Gleichzeitig wird auf das Papier aus einer Pipette ein Tropfen einer l%igen Eisen(III)-chlorid-Lösung von gleicher Temperatur getropft. Gemessen wird die Zeit, die verstreicht, bis auf dem Probepapier drei rote Flecken auftreten. Auf diese Weise wird der Grad der Verleimung in Einheiten der gemessenen Zeit angegeben.

²)³) Remission gegen ein im Winkel von 45° auftreffendes Licht, gemessen im Spektrophotometer. Gedruckt wurde mit einer Druckmaschine unter Anwendung eines Druckes von 100 kg mit 0,7 g Druckfarbe.

⁴) Das zu testende Material wurde mit Hilfe eines Falttestgerätes unter einer Spannung von 1 kg mit einer Geschwindigkeit von etwa 175 Faltungen pro Minute gefaltet. Bestimmt wurden die Anzahl von Doppelfaltungen bis zur Trennung des Prüfstückes entlang der Faltlinie.

⁵) Je ein Probestück des zu untersuchenden Papiers werden auf eine konvexe Zylinderaußenfläche bzw. eine konkave Zylinderinnenfiäche mit je etwa gleichem Kreisquerschnitt befestigt. Die so auf den beiden Trägern fixierten Teststücke werden dann durch gegenläufige relative Drehschwingbewegungen der Halterungen gegeneinander gerieben. Gemessen wurde die Zeit, die bei konstanter Schwingfrequenz verstrich, bis das glatte Gleiten der geleimten Oberflächen aufeinander in ein rauhes Reiben gegeneinander überging.

Beispiel 2

Eine 10°/_oige wäßrige Lösung von Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsgrad von 88 Molprozent und eine 10°/₀ige wäßrige Magnesiumchloridlösung wurden hergestellt, und diese Lösungen wurden im Verhältnis von 10:1 vermischt, wonach, bezogen auf Polyvinylalkohol, 10 Gewichtsprozent Äthylenglykol zugesetzt wurden. Es wurde Wasser zugefügt, bis die Leimlösung eine Konzentration von 5 °/₀ hatte. Gleichzeitig wurde eine 5⁰/„ige wäßrige Lösung von Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsgrad von 88 Molprozent als Vergleichslösung hergestellt. Diese Leimlösungen wurden zur Prüfung auf Pappe aufgebracht.

Die erfindungsgemäß geleimten Proben verklebten nicht mit den Trockenwalzen. Außerdem zeigten diese Proben ausgezeichnete Eigenschaften, obwohl bei ihnen die auf die Pappe aufgebrachte Menge Polyvinylalkohol kleiner war als bei der Vergleichsprobe.

Beispiel 3

Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1230 und einem Verseifungsgrad von 92 Molprozent wurde im Verhältnis von 10:1 mit Diäthylenglykol vermischt, und das Gemisch wurde zur Gewinnung einer 5°/_oigen Lösung in Wasser gelöst. Daneben wurden 5°/_oige Lösungen von Zinkchlorid, Calciumbromid, Magnesiumbromid, Zinkbromid, Zinkjodid, Kaliumnitrit und Natriumchlorid hergestellt, die jeweils mit der vorerwähnten Lösung in der Weise vermischt wurden, daß das Verhältnis von Metallsalz zu Polyvinylalkohol 1:10 betrug. Auf diese Weise wurden acht Leimlösungen erhalten. Diese Lösungen wurden in einer Menge von 0,5 g/m² auf Pappen aufgebracht. Diese verklebten nicht beim Trocknen mit den Heizwalzen.

Beispiel 4

Ein Gemisch von Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1400 und einem Verseifungsgrad von 96 Molprozent und Calciumchlorid im Verhältnis von 100:10 wurde unter Erwärmen zu einer 5°/_oigen Lösung in Wasser gelöst. Zur Herstellung von fünf Leimlösungen wurden solche Lösungen mit 5 Gewichtsprozent Butylenglykol, Äthylenglykol, Sorbitol, Trimethylolpropan bzw. Mannitol versetzt. Diese Leimlösungen wurden in einer Menge von 0,5 g/m² auf Pappen aufgebracht. Diese verklebten nicht mit den Trockehwalzen -

.... B eis ρ i el 5

ίο Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsgrad von 98,5 Molprozent wurde im Verhältnis von 10 : 1:1 mit Chromchlorid und Glycerin vermischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einer 10°/₀igen Lösung von oxidierter Stärke in Mischungsverhältnissen von 2: 8, 3 : 7, 5: 5 (Nettogehalt) versetzt. Aus den erhaltenen Mischungen wurden 4°/₀ige wäßrige Leimlösungen hergestellt, die in einer Menge von 0,5 g/m² auf hochwertiges Papier aufgebracht wurden. Diese Proben verklebten nicht auch den Trockenwalzen.

Vergleichsversuch

Ein Gemisch aus Polyvinylalkohol mit einem Polymerisationsgrad von 1750 und einem Verseifungsa5 grad von 98,5 Molprozent, 5 Gewichtsprozent Glycerin, bezogen auf Polyvinylalkohol, und 5 Gewichtsprozent Calciumchlorid, bezogen auf Polyvinylalkohol, wurde zu einer 5%igen wäßrigen Lösung in Wasser gelöst (Lösung A, Anmeldungsgegenstand).
Zum Vergleich wurde ein Gemisch des vorstehend genannten Polyvinylalkohole, 5 Gewichtsprozent Glycerin, bezogen auf Polyvinylalkohol, und 5 Gewichtsprozent Calciumthiocyanat, bezogen auf Polyvinylalkohol, zu einer 5°/_oigen wäßrigen Lösung in Wasser gelöst (Lösung B gemäß USA.-Patentschrift 2 251296). Jede der so bereiteten Leimlösungen wurde in einer Menge von 0,7 g Polyvinylalkohol pro m² auf Pappe aufgezogen und dann durch Heizwalzen getrocknet.

Es zeigte sich, daß die wäßrige Lösung A (Anmeldungsgegenstand) nicht an den Heizwalzen festklebte, während dies bei der wäßrigen Lösung B (Stand der Technik) der Fall war.

Die Ergebnisse, die bei der Prüfung der so geleimten Pappen erhalten wurden, sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:

	Leimungsgrad (see)	Glanz der Pappe (7o)	Glanz nach dem Bedrucken (%)	Mischfestigkeit (-fach)	Abriebbeständigkeit (see)
Wäßrige Lösung A Wäßrige Lösung B	121,0 101,0	19,0 .17,6	51,0 47,2	35 31	6615 1884

Die vorstehend zusammengestellten Ergebnisse des Vergleichsversuches zeigen deutlich, daß die Papierleimmischung gemäß der Erfindung der Mischung nach dem Stand der Technik insbesondere hinsichtlich der mit ihrer HiKe bei Papieren erreichbaren Abriebbeständigkeit weit überlegen ist. Gleichzeitig zeigen die mit der Papierleimmischung gemäß der Erfindung hergestellten Papiere gegenüber den nach dem Stand der Technik hergestellten Papieren einen um rand 20°/₀ höheren Leimungsgrad sowie bessere Glanzeigenschaften im bedruckten und unbedruckten Zustand.

Claims

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kosten verursacht. Außerdem zeigen die mit dem

Patentanspruch· bekannten Leim hergestellten Pappen und Papiere

vor allem eine nicht zufriedenstellende Abriebbeständigkeit.

Papierleimmischung, bestehend aus einem Lö- 5 Auch ist es bereits bekannt, daß das Rosten der sungsgemisch, das 1. Polyvinylalkohol, 2. eine zur Walzen und das Abblättern von Papier während der Bildung einer Molekülverbindung mit einem mehr- Leimung mit Polyvinylalkoholleimen durch Beiwertigen Alkohol befähigte Metallverbindung und mischen von Stärke, Natriumcarboxymethylcellulose, 3. einen mehrwertigen Alkohol als Weichmacher Natriumalginat oder Paraffinemulsionen, zwar herabfür den Polyvinylalkohol enthält, wobei der mehr- io gesetzt werden, nicht aber vollständig beseitigt werden wertige Alkohol ein Glykol oder Glycerin ist, da- können, ohne dabei die Qualität des mit solchen Leidurch gekennzeichnet, daß die Metall- men erhaltenen Papiers zu beeinflussen,
verbindung Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Dementsprechend Hegt die Aufgabe der Erfindung

Calciumbromid, Magnesiumbromid, Zinkchlorid, in der Schaffung einer neuen Papierleimmischung der Zinkbromid, Calciumjodid, Natriumchlorid, Alu- 15 eingangs erwähnten Art, die die vorstehend beschrieminiumchlorid, Chromchlorid, Kaliumnitrit oder benen Nachteile der Leimmischungen nach dem Stand Kaliumpyrophosphat ist und in einer Menge von der Technik vermeidet, ausgezeichnete Verarbeitungs-2 bis 41 Gewichtsprozent, bezogen auf Polyvinyl- eigenschaften aufweist und gleichzeitig die Herstellung alkohol, und der mehrwertige Alkohol in einer von Pappen und Papieren mit hoher Abriebbeständig-Menge von 2 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf 20 keit und ausgezeichneten Glanzeigenschaften ermög-Polyvinylalkohol, vorliegt. licht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Papierleimmischung mit einer Metallverbindung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß

25 die Metallverbindung Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumbromid, Magnesiumbromid, Zinkchlorid, Zinkbromid, Calciumjodid, Natriumchlorid, Aluminiumchlorid, Chromchlorid, Kaliumnitrit oder Kaliumpyrophosphat ist und in einer Menge von 2 bis

Die Erfindung betrifft eine Papierleimmischung, 30 41 Gewichtsprozent, bezogen auf Polyvinylalkohol, bestehend aus einem Lösungsgemisch, das 1. Poly- und der mehrwertige Alkohol in einer Menge von 2 bis vinylalkohol, 2. eine zur Bildung einer Molekülverbin- 35 Gewichtsprozent, bezogen auf Polyvinylalkohol, dung mit einem mehrwertigen Alkohol befähigte Me- vorliegt.

tallverbindung und 3. einen mehrwertigen Alkohol als Der hier allgemein verwendete Ausdruck »Metall-

Weichmacher für den Polyvinylalkohol enthält, wobei 35 verbindung, die mit mehrwertigen Alkoholen eine der mehrwertige Alkohol ein Glykol oder Glycerin ist. Molekülverbindung eingehen kann« umfaßt Metall-Im allgemeinen betrifft die Erfindung also eine halogenide, wie Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Papierleimmischung, die Polyvinylalkohol, einen ge- Calciumbromid, Magnesiumbromid, Zinkchlorid, Zinkgenüber Polyvinylalkohol verträglichen Weichmacher bromid Calciumjodid,, Natriumchlorid, Aluminiumaus der Verbindungsklasse der mehrwertigen Alkohole 40 chlorid oder Chromchlorid usw. und zerfließliche Me- und eine Metallverbindung bzw. ein Metallsalz ent- tallverbindungen, wie Kaliumnitrit oder Kaliumpyrohält, das mit mehrwertigen Alkoholen eine Molekül- phosphat. Diese Verbindungen können entweder allein verbindung eingehen kann. oder im Gemisch zu zweien oder mehreren verwendet

Da Polyvinylalkohol ein wasserlösliches Polymeres werden.

mit ausgezeichneter Ölbeständigkeit und Filmbildungs- 45 Der hier verwendete Ausdruck »mehrwertige Alkoeigenschaft ist, ist er in großem Maßstab zum Leimen hol-Weichmacher für Polyvinylalkohol« umfaßt GIyvon Papier und Pappe verwendet worden. Beim cerin, Butylenglykol, Diäthylenglykol, Äthylenglykol, Leimen von Papier und Pappe bewirkt der Polyvinyl- Sorbitol, Mannitol, Trimethylolpropan oder Propanalkohol jedoch Rosten der Kalander-und der Trocken- diol usw., die entweder allein oder im Gemisch verwalzen und infolge seiner Klebefähigkeit das Abblättern 5° wendet werden können.

von Papier. Der erfindungsgemäß verwendete Polyvinylalkohol

Deshalb ist es zur Zeit noch notwendig, beim Leimen enthaltende Papierleim kann entweder allein aus PoIyvon Papier und Pappe neben dem Polyvinylalkohol vinylalkohol oder aus einem Gemisch aus Polyvinylnoch eine große Menge Stärke zuzusetzen. Trotzdem alkohol mit wasserlöslichen Polymeren, wie Stärke, werden auch bei einem solchen Gemisch noch häufig 55 modifizierter Stärke, Cellulosederivaten, Polyäthylendie obenerwähnten Schwierigkeiten beobachtet, wenn oxid, Natriumpolyacrylat, verseiften Mischpolymerjdie Menge an auf das Papierangewendetem Leim ver- säten von Vinylacetat und Maleinsäureanhydrid oder größert wird. Natriumalginat usw. bestehen. Der Verseifungsgrad

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits in und der Polymerisationsgrad des erfindungsgemäß der USA.-Patentschrift 2 251 296 eine Mischung vor- 60 verwendeten Polyvinylalkohole betragen 50 bis 100 geschlagen, bei der einer wäßrigen Lösung von Poly- Molprozent, vorzugsweise 85 bis 100 Molprozent bzw. vinylalkohol und einem Weichmacher, wie Glycerin, 300 bis 4000, vorzugsweise 1000 bis 2500.
Glykol, Polyglykol oder Zucker, Metallthiocyanate Wenn die Menge an Metallverbindung, bezogen auf

zugesetzt wurden. Pappen und Papiere, die mit solchen Polyvinylalkohol, 41 Gewichtsprozent überschreitet, Leimmischungen hergestellt wurden, neigen jedoch 65 verklebt die Papieroberfläche, und es können keine zudazu, an den im Herstellungsverfahren benötigten friedenstellenden Ergebnisse erzielt werden. Ebenso Heizwalzen zu haften, was eine Verschmutzung der wird das der Erfindung gesetzte Ziel nicht erreicht, Heizwalzen und folglich höhere Herstellungsbetriebs- wenn diese Menge weniger als 2 °/₀ beträgt.