DE1796209A1

DE1796209A1 - Verfahren zur Herstellung von Papier mit hoher Trocken- und Nassfestigkeit,Nasselastizitaet und Massstabilitaet

Info

Publication number: DE1796209A1
Application number: DE19681796209
Authority: DE
Inventors: Katsumi Kuboshima
Original assignee: PRAEFEKTUR SHIZUOKA KEN VERTRE
Current assignee: PRAEFEKTUR SHIZUOKA KEN VERTRE
Priority date: 1967-09-23
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1972-04-13
Also published as: DE1796209B2

Description

Verfahren zur Herstellung von Papier

mit hoher Trocken und Naßfestigkeit,

Naßelastizität und Maßstabilität

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von

Papier mit hoher Trocken- und Naßfestigkeit, Maßelastizi-

tät und Maßstabilität.

Es wurden bereits Versuche unternommen, um die schlechte

Maßfestigkeit, Maßelastizität und fetabilität von Pa-

pier, die bei vielen Anwendungen nachteilig sind, zu ver-

bessern. So wurde Papier zur Verbesserung der Naßfeetig-

keit bereits mit kationisohen oder anioniechen Hametoff-

harzen, hlelaminharzkolloiden, Diatdshydstärke, Polyäthylen-

imin und dergleichen behandelt, während andererseits zur

Steigerung der Festigkeit des Papiere in trockenem Zustand

verschiedene denaturierte Stärken, Gellulosederivate, Bo-.

binien#Cr@ummi, Aerylamid/Acrylat-Mischpolymeri®ate und der-

gleichen eingesetzt worden sind. Alle derartigen bekannten

Modifizierungaverfahren sind nachteilig, da keines davon die

Gewinnung eines behandelten Papiere erlaubt, dessen Peetig-

keit sowohl in nassem als auch in trockenem Zustand den An-

forderungen genügt. Elastizität und fstabilität den be-

handelten Papiers in nassem Zustand sind jeweils unbefrie-

digend.

Bei der Kunstharz-Behendlungvon Papier gibt es drei ver-

schiedene Arten, die eich im Reaktionstyp der Behe@ndlvmg

unterscheiden. So kann die Behandlung

1) auf physikalischer Adhäsion,

2) aitf der gegenseitigen Reaktion zwischen zugesetzten

Kunstbar en (beispielsweise Brückenbildung und der-

gleichen) und

Reaktion mit der Cell_ulose be-

.G'jiJ@

Von- :.ics-aalvß.ü::;t;@@enra.t die dritte Möglichkuit in den

letz @:en :z.:al: eil ,:_s_ der Textilindustrie Beach ;uff e",.funden_, oh-

ne (i;eß befr:.edi",-,ende Ergebnisse beltannt geworden sind.

Es .it az::ch bereite ein Behandlungsverfahren für Papier be-

kaxu: t. ger°orden, deszufolge man Acrylsäureester unter solchen

BediaigunL st1, daß ein Verdampfen der verwendeten organischen

yösu`lg TTerjzindert ;wird, in Gegenwart des zu behandelnden Pa-

piern pol..ylngriai_-rt. Diese Arbeitsweise ist für die Praxis

ungeeignet, U.a de .B Erfordernis, ein Verdampfen der organi-

sehen Lösung zu verhindern, in Papierfabriken der heute be-

stehenden Art bei vertretbarem Aufwand nicht erfüllt werden

kann.. Bei diesem bereite bekannten Verfahren werden dabei le-

diglich Gis zugesetzten monomeren Acrplsäureester polymeri-

siert, es findet jedoch keine Reaktion mit der Cellulose

statt',

Der vorli.vgcnden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

üerfahrer Herstellung von Papier mit hoher Trocken- und

i?aßolas vizitt undMaßstabilität zu schaffen,

wobei einerseits eine Verbesserung der genannten Eigenschaf-

ten erreicht wird und andererseits die ursprünglichen vor-

teilhaften Eigenschaften des Papiere, beispielsweise die Was-

serauf:iabmefähigkeit, Gaedurchläseigkeit und dergleichen,nich-

verlorengehen.

Diese _Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man

eine wässerige Lösung von N-Methylolacrylamid mit der For-

mel

herstellt, die einen Polymerieationekatalysator und einen

Kondeneationekatalysator enthälteund die erhaltene Mischung

auf des su behandelnde. Papier aufbringt. In weiterer Ausge-

staltung der Erfindung hat es sich dabei als vorteilhaft er-

wiesen, wenn der Behandlungslösung außerdem Vernetzungsregler

und greis :flächenaktive F'ättel zugesetzt werden. Idach dem Auf-

bringen der. Behandlungslösung auf das zu behandelnde Papier

wird daz behandelte Papier auf die erforderliche Temperatur

erwäl-nt, um die Vernetzung zu erreichen.

Als bevorzugte Polymerisationskatalysatoren bei der DurohM-

rung des erfindungsgemäßen Verfahrens haben sich Kaliumpersul-

fat; A..mmeniumpersulfat und Wasserstoffperoxyd erwiesen, wäh-

rend als Kondensationskatalysatoren NH401 und NH4H2P04 bevor-

zugt sind. Als Vernetzungsregler haben sich Diamine, Diole,

Acrylamid, Stärke und Polyvinylalkohol als vorteilhaft erwie-

sen, während laurineulfat ein besondere geeignetes grenzflä-

chenekti-t.reo Mittel darstellt. Es ist natürlich klar, daß die

vorstehende Aufzählung keine Beschränkung darstellen soll, da

der Fach-f:,annn ohne erfinderisches Zutun in der Zage ist, weite-

re geeigx:ete Zusatzstoffe mit der jeweils gewünschten Wirkungo-

weise auozuviählen.

Das Aufbringen der Behandlungsmischung auf das zu behandelnde

Papier k`= in jeder geeigneten Weise erfolgen, beiepielewei--

se mit Hilfe von Imprägnierungsverfahren, Streichverfahren,

Spritzverfahren und dergleichen. Auch insoweit ist der Fach-

mann in der Lage, bei Bedarf noch andere geeignete Wtragunge-

vexfahren heranzuziehen.

Das bei. üer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene er-

haltene behandelte Papier besitzt die angestrebte hohe Trocken-

und Naßfestigkeit, Naßelaetizität und X"etabilität, wobei der

Verbesserungsgrad der genannten Eigenschaften Jeweils in Abhän-

gigkeit von den ßurchfährungsbedingungen@dee ertindungegeauen

Verfahrens, also der Temperatur, den Konzentrationen, der Art

des Vernetzungsreglers, dem zugesetzten gren:flächenaktiven Mit-

tel und dergleichen, variiert und damit durch entep»ohende

Einstellung der Verfahrensbedingungen geregelt werden kann.

Das nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene er-

haltene behandelte Papier kann dann in für Papier üblicher Wei-

se weiterverarbeitet werden.

Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene er-

haltene Papier besitzt erhöhte Trocken-- und Safifeetigkeit, er-

höhte Naßelastizität, erhöhte Maßetabilitgt und erhöhte Härte"

während die Wasseraufnahmefähigkeit und die Gaedurohläeeigkeit

im Vergleich mit den Werten vor der Durchführung den erfin-

dungegemäßen Verfahrene gleichbleiben. Das erfindungsgemäß

behandelte Papier kann auf Grund diesen Sachverhalte für via-

le Verwendungszwecke herangezogen werden, i"är die unbehandel-

tes Papier auf Grund seiner physikalischen Figenschaften nicht

geeignet ist. Beispielsweise kann erfindungsgemäß behandelten

Papier dUr Verwendungszwecke herangezogen werden, wo erhöhte

Naßfestigkeit und =KOMM in nassem Zustand erforderlich

sind, z.B. für Naßkopierpapier, Seekartenpapier, Photopapier,

Diaphragmapapier, druckfestes Filterpapier und allgemein für

naßfeste Packpapiere. Tür Verwendungeawecke, wo erhöhte Maß-

stabilität erforderlich ist, kann das erfindungsgemäß behan-

delte Papier ebenfalls vorteilhaft verwendet werden, diesbe-

zügliche Beispiele sind Statistikkarten, Bänder für Fernschrei-

ber, Aufzeichnungspapiere für Präzieionameßgeräte, allgemeine

Druckpapiere und dergleichen. Erhöhte Nsßdruckfestigkeit ist

beispielsweise bei Packmaterial für "Gold Ohain" und derglei-

chen erforderlich, auch für dere xtige Anwendungen ist das er-

findungsgemäß behandelte Papier sehr gut geeignet.

Das bei der Durchführung des erfindungegemäßen Verfahrens

eingesetzte N-Methylolacrylamid hat sich als außerordentlich

vorteilhaft erwiesen, da es ein brückenbildendes Monomeres

mit hoher Reaktionsfähigkeit darstellt. Auf Grund der Tat-

sache, daß N-Mithy lolacrvlamid einerseits die polymerisations-

fö,higE Nlnylgruppe und enden. erseite die kondenaierbare

Methvlolgrohpe enthRlt, ist es %glich, darob geeignete Aus-

wahl dez Bedingungen eine entsprechende, gegebenenfalls se-

lahfiNe RenT#li es} zier j2rrsilien Truppe zu erreichen. Bei-

apielsaeise ist es möglich, durch einen geelgneten Polymerisa-

tionskatalysator die Vinylgruppe $u polymerisieren und da=

beispielsweise durch einen sauren Katalysator die Vernetzung

mit Hilfe der Methylolgruppen tau erreichen.

.t

Es wird darauf hingewiesen, daß das erfindungegem#$e Verfahren

zu den Modifisierungsverfahren für Papier gehört, bei denen

eine chemische Reaktion mit der Oelluloee eintritt.

Die bei der Durchführung den erfindungageen 'erfahrene auf-

tretenden Reaktionen werden durch die nachstehenden Yoxmel-

gleichungen veranschaulicht.

Kondensation der Methylolgruppes

Wird Kallumpereulfat als Katalysator eingeeetßt, so erfolgt

eine radikalieehe Reaktion

Nachfolgend wird die Verätherung verawohaulicht, wobei bei

einem sauren Katalysator die Umetsung mit Alkohol erfolgt.

Auf Grund dieser Reaktion kann R - OB durch gelluloee

Cell - OH ersetzt werden, wie neohfolgenä ver«soh*uiichts

0H2 = CHCONH-CH2OH + H+--4

0H2 m aHCONH-0112+ + s20

CH2 = OHCONHACH2+ + HO -# Gell ---$

-0 Cell +

Auf Grund der obigen Reaktionsgegebenheiten können Poleri.

sation und Kondensation unter fokeatrUdglelah$eitig

innerhalb einen Papieren vor sich gehen das ex ,ndgs-

ZU mit einer 1.0sung von 1.Methylolxor.id bebamtdelt wird 9

worin gleichzeitig Polymerisationakstal,tor und tionekatalysator Torliegen.

Die zur Ih@,rehführuag des erfindungea Verfaurmn

wendete Behendlangslösung iaa 3m Abh£1«eit VIM ä

wUaschten ensohaften des Papiere v*VmKo-

tionen der zugesetzten Stoffe enthalt. Dabei hat sioä

der Regel eine 095 bis 5%ige X..BothylaleoryliUÖesIa

i

empfehlen"ert erwiesen. PolymerisatIona-@ u

tionstatalgsator sollen in einer Nösga von etwa 0,i o.

Begeh, Vernetzungsregler sollen in einer Menge von 10 bis

400 % anwesend sein, während die Konzentration an grenutt4t#

chenaktivem Mittel geeignetermaSen 0,01 96 beträgt, jeweils

be$ogen_auf K-Methylolacrylamid. Wie bereits erwähnt, kann

das $u behandelnde Papier durch Imprägnieren, Streichen,

Spritzen und in anderer geeigneter Weine behandelt werden.

Anschließend wird es an der Luft mit 50 bin 60o0 getrocknet

und dann 30 Sekunden bis 3 Minuten auf 80 bis 12000 erhitzt.

Wie ebenfalls bereite erwähnt, sind die Eigenschaften des

behandelten Papiers je nach den Verfahreaobedinguagen ver-

schieden, wobei die Papiereigenschaften durch entsprechend

gewählte Verfahrensbedingungen in Hinblick au! die beabsich-

tigte Verwendung eingestellt werden können.

Die nachfolgenden Beispiele Bollen die Erfindung weiter ver-

anschaulichen.

B e i s n i ,@ 1,",_ 1

Das vorliegende Beispiel veranschaulicht die DurahßUhrnag

den erfindungegemUen Verfahrens zur Herstellung eines Pa-

piere mit Trocken- und Naßße®tigkeit, MBstabilitgt und

DMakfeetigkeit.

wird folgende @ehandlwngslöeung einge®etsts

8-Methylolacrylamid 3 g

Polyäthylenglykol 2 g

!lmmoüiumpereulfat

0.3 8

NH401 09' 8

mit Wasser auf 100 g -

Bei dem $u bearbeitenden Papier handelt es ®ich =

IP 50 9d

300 8R Lsagsiebpapier

50 %

Das zu bearbeitende Papier Wird in die vorstehend formierte

Bearbeitungslösung eingetaucht und die überschüssige PZ,Unaig-

keit wird susgepreßt, um einen Imprägniercnagegrad von. 100 % $u

erreichen. Denn wird bei 50 bis 6000 mit Luft getrocknet und

1 Minnte auf 12000 erhitzt. Die Ergebnisse sind in den nachfol-

genden Tabellen I bis III su®ammengestellt.

@@e i s n i. e 1 , 2 .

las erfindungegee Verfahren wird zur Herstellung eines

behandelten Papiere durchgeführt, das N"fal$feetigkeit,

MäBetabilität und Druckfestigkeit besitzt. Es wird folgende

Behandlungslösung verwendet:

N-Methylolacrylamid 3 g

Acrylamid 2 g

Ammoniumpersulfat 0,3 g

4C1 093 g

mit Wasser auf 100 g

E0 wird folgendes Papier bearbeitet:

IP 50%

30cSHlangeiebpapiet

NUP 5096

Das zu bearbeitende Papier wird in die Lösung eingetaucht und die Überschüssige Flüssigkeit wird abgepreBt, um einen Imprägnierungegrad von 100 % zu erreichen. Dann wird bei 50 bis 6000 an der Luft getroclcaet und anschließend 1 Minute auf 12000 erhitzt.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen 1P bis YI $ueammengeetellt.

Claims

P a t e n t a n ®p r U 'a h e

1% Verfahren zur Herstellung von Papier mit hoher Trocken- und Naßfestigkeit, Naßelastisität und Maßstabilität, da- durch gekennzeichnet, daß man eine wässerige Lösung von N-Methylolacrylamid mit der Formel

herstellt, die einen Polymerisationskatalysator und einen Kondensationskatalysator enthält, die erhaltene Mischung auf das zu behandelnde Papier aufbringt und das behandel- te Papier einer Wärmebehandlung unterzieht'. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Behandlungslösung einen enthält. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenaseiohnet# daß die Behandlungslösung ein grensflächenaktives Kittel enthält. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB

als Vernetzungsregler Diamine, Diole, Aorylamid, Stärke oder Polyvinxlalkohol eingeeetst werden. 3. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenaaeichnet, daß als grenzflächenaktives Mittel fatriualaurylaulfat eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerisationskatalgsatoren U- liumpersu:Lfat, A=oniumpersulfat oder itasseretoffpero27d eingesetzt werden. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anaprüahe, dadurch gekennzeichnet, das als Kondensationskatalysator Amaonium- chlorid oder Konoammoniumphoaphat eingesetzt werden. B. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprfiche, dadurch gekennzeichnet, das die des behandelten Papiers bei einer Temperatur dnrchhgeifhrt wird, bei der Vernetzung eintritt.