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Verfahren zum Leimen von Papier und dadurch geleimtes Papier Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Leimen von Papieroberflächen und ein dadurch geleimtes
Papier unter Verwendung eines kationischen Derivats eines Amyloseprodukts mit einem
Anteil von mindestens 50 Gew.-% Amylose.
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Papier und Pappe werden oft mit verschiedenen Mitteln geleimt, um
ihre Festigkeit, ihren Widerstand gegen Durchbohren und Abrieb sowie ihren Widerstand
gegen ein zu starkes Eindringen von Wasser, organischen Lösungsmitteln, Ö1, Druckfarbe
und verschiedenen Arten wässriger Lösungen zu erhöhen ebenso wie ihre Glattheit
und ihr Aussehen zu verbessern. Wenn Leime auf der Oberfläche einer fertigen Bahn
oder eines fertigen Blatts auge.
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tragen werden, um die Oberflächenfasern mit dem Papierkörper zu verfestigen
und die Blattoberfläche zu verändern, spricht man von äußerem oder Oberflächenleimen.
Dieses Leimen ist zu unterscheiden vom inneren Leimen, bei dem Leime dem Papierbrei
vor dessen Formung zu einer Bahn zugesetzt werden.
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Als Oberflächenleime werden unter anderem verwendet: übliche Stärken,
Polyvinylalkohol, Zellulosederivate, Gelatine, tierische Leime, Proteine und verschiedene
synthetische Polymere.
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Obwohl diese Stoffe unter bestimmten Bedingungen wirksam sind, ist
ihre Verwendung mehr oder weniger großen Beschrankungen unterlegen. Z.B. müssen
häufig starke Konzentrationen derartiger
Leime verwendet werden,
um die gewünschte Festigkeit und Abweisung von Flüssigkeiten zu erreichen. Da bekanntlich
die Liohtundurchlässigkeit und helligkeit des Grundpapierblatts mit der Menge des
aufgetragenen Leims abnimmt, filhrt die Verwendung derartiger hoher Konzentrationen
zu einem schlechteren Aussehen des behandelten Papiers. Ferner macht die Verwendung
hoher Konzentrationen das Leimen von Spezialpapieren wegen der hohen Kosten der
Qualitätsleime wie Gelatine, tierischer Leim und Kasein, wie sie gewöhnlich riir
derartige Zwecke verwendet werden, sehr kostspielig. Ferner kissen bestimmte bekannte
Leime zusammen mit unlösbaren Mitteln verwendet werden, um eine befriedigende Wasserfestigkeit
zu verleihen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Leime anzugeben, die die Herstellung
von Papier erlauben, das hinsichtlich Festigkeit, Aussehen, Abriebfestigkeit, Bedruckbarkeit
und optischer Eigenschaften vorteilhafter ist und auch eine verringerte Wasser-
und Druckfarbenabsorption aufweist. Ferner sollen derartige Leime iür alle Papierfaserarten
zufriedenstellend verwendet werden können.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung von
Oberflächenleimen aus kationischen Derivaten von Amyloseprodukten zur Herstellung
von Papier und Pappe führt, die stark verbesserte Eigenschaften zeigen. Derartige
Leime bewirken eine sehr gute Oberflächenfestigkeit sowie einen großen Widerstand
gegen Abrieb. Ferner verleihen sie den genannten Produkten eine erhöhte Wasserfestigkeit
und auch eine höhere Abriebfestigkeit in feuchtem Zustand, ohne daß unlösbare Mittel
verwendet werden müssen. Da die Leime bereits bei niedrigeren Konzentrationen zufriedenstellende
Wirkungen zeigen, wird eine Verringerung der Lichtundurchlässigkeit, die im allgemeinen
bei höheren Konzentrationen von Leimen auftritt vermieden. Ferner führen die Leime
gemäß der Erfindung zu kontinuierlicheren und gleichmäßigeren Filmen auf der Oberfläche
des Papiers oder der Pappe, so daß eine bessere Abweisung von Flüssigkeiten wie
Druckfarbe und ein verbessertes Beschichtungsabweisen
von Flüssigkeiten
erreicht wird Von großer Wichtigkeit ist ferner, daß die Oberflächenleime gemäß
der Erfindung bei geringeren Konzentrationen verbessert werden können, ohne daß
ihre vorteilhaften Eigenschaften verlorengehen.
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Es soll darauf hingewiesen werden, daß die erwähnten Vorteile nicht
erhalten werden, wenn Amyloseprodukte, die entweder underivatisiert oder mit nichtkationisehen
Gruppen substituiert sind, zunl Oberflächenleimen verwendet werden. Daher sind nichtderivatisierte
Amyloseprodukte als Oberflächenleime vollkommen unbrauchbar, und zwar wegen ihrer
Instabilität, die sich in schneller ücbildun und Viskositätsänderungen äußert, und
ihrer schlechten Adhäsion an Zelluloseunterlagene Nichtkationische Amylosederivate
zeigen auch bei weitem nicht die Wirkung ihrer kationischen Gegen stücke Bekanntlich
besteht Stärke im allgemeinen aus zwei Frationen, einer linearen Fraktion, genannt
Amylose, und einer verzweigten Fraktion, genannt Amylopektin. Jede Stärkeart wie
Getreide-, Kartoffel-, Tapioka-Stärke usw. enthält diese beiden Fraktionen in einem
für die spezielle Stärkeart charakteristischen Verhältnis, wobei typische Amylosekonzentrationen
18-30 Gew.-% betragen. Verfahren zur Zerlegung der Stärke in diese Bestandteile
sind bereits bekannt. Außerdem sind bereits verschiedene Stärkearten genetisch entwickelt
worden, die durch ein großes Übergewicht der einen Fraktion über die andere ausgezeichnet
sind.
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Wenn also die Bezeichnung amylose oder "Amyloseprodukt" zur Erläuterung
der Erfindung verwendet wird, ist Amylose, die durch Zerlegung der ganzen Stärke
in ihre Komponenten Amylose und Amylopektin entsteht, oder Stärke mit einem hohen
Amylosegehalt von mindestens etwa 50 Gew.-%, oder sind Gemische von stark amylosehaltigen
Stärkearten oder Amylosefraktionen mit üblichen, schwach amylosehaltigen Stärkearten
gemeint, wobei der Gesamtamyloseanteil des entstandenen Gemisches mindestens 50
Gew.-% trägt. In jedem Fall kann die Amylose oder stark amylosehaltige
Stärke
zum Beispiel durch Wärme und/oder Säuren oder mit Oxydationsmitteln weiterbehandelt
werden, um sogenannte Dextrine, dünnsiedende oder oxydierende Produkte zu erzeugen.
Letztere Produkte werden insbesondere dann zum Leimen bevorzugt, wenn Stärkelösungen
mit höherem Trockenmassegehalt erforderlich sind. Es soll darauf hingewieeen werden,
daß letztere Abwandlungen entweder vor oder nach der kationischen Derivatisierung
des ausgewählten Amyloseprodukts vorgenommen werden können Wie bereits erwähnt wurde,
besteht die Erfindung im wesentlichen in der Verwendung von Amyloseprodukten als
Oberflächenleime, wobei die Amyloseprodukte kationische Substituentengruppen enthalten,
das heißt chemische Gruppen, die eine positive elektrische Ladung in das Stärkemolekül
enführen. Letztere kationische Gruppen helfen bei der Stabilisierung des Amyloseprodukts
ebenso wie bei der Förderung der Adhäsion des Leims an den Zellulosefasern.
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Derartige kationische Amylosederivate können z.B. durch Umsetzen
eines Amyloseprodukts, gewöhnlicherweise durch Veräthern oder Verestern, mit irgendeinem
Mittel durohgeführt werden, das eine kationische Gruppe, die Stickstoff enthält,
einführt. Außerdem können gewisse Stärken genetisch entwickelt werden, die durch
ein großes Übergewicht der einen Fraktion gegenüber der anderen ausgezeichnet sind.
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Wenn also zur Erläuterung der Erfindung die Bezeichnung "Amylose"
oder "Amyloseprodukt" verwendet wird, ist Amylose gemeint, die durch Verlegung der
gesamten Stärke in ihre Komponenten Amylose und Amylopektin entsteht; oder stark
amylosehaltige Stärke, die einen Anteil von mindestens 50 Gew.-% Amylose hat; oder
Mischungen von stark amylosehaltiger Stärke oder Amylosefraktionen mit üblicher,
schwach amylosehaltiger Stärke, wobei der Gesamtamyloseanteil der entstehenden Mischung
mindestens etwa 50 Gew.-% beträgt. In jedem Fall können die Amylose oder stark amylosehaltige
Stärke durch Wärme und/oder Säuren oder mit Oxydationsmitteln weiterbehandelt werden,
um sogenannte Dextrine zu bilden, dünnsiedende oder oxydierte Produkte. Letztere
Produkte werden zum Leimen
bevorzugt, wenn Stärkelösungen mit höherem
Trockenmasseanteil erforderlich sind. Ferner kann die Amylosebasis z.B. durch Veresterung
derivatisiert werden, was zu Amyloseestern wie Acetat-, Sulfat- und Phosphatestern
führt, oder durch eine Verätherung, die zu Amyloseäthern wie IIydroxyäthyl- und
Hydroxypropyläthern führt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß letztere Abwandlungen
entweder vor oder nach der kationischen Derivatisierung des gewählten Amyloseprodukts
vorgenommen werden können.
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Wie bereits erwähnt wurde, besteht die Erfindung im wesentlichen
in der Verwendung von Oberflächenleimen aus Amyloseprodukten; die kationische Substituentengruppen
enthalten, das heißt chemisohe Gruppen, die eine positive elektrische Ladung in
das Stärkemolekül einführen. Letztere kationische Gruppen helfen bei der Stabilisierung
des Amyloseprodukts ebenso wie bei der Förderung der Adhäsion des Leims an den Zellulosefasern.
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Derartige kationische Amylosederivate können z.B. durch Umsetzen
eines Amyloseprodukts, gewöhnlich durch Veräthern oder Verestern; mit einem Mittel
erzeugt werden, das eine kationische Gruppe einführt, die Stickstoff, Schwefel oder
Phosphor enthält.
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Beispiele für derartige Gruppen sind die Amine (Primär-, Sekundär-,
Tertiär- oder Quarternäramine), Sulfonium- und Phosphoniumgruppen.-Das bevorzugte
kationische Amylosedarivat ist der tertiäre Aminoalkyläther, der durch Umsetzen
eines Amyloseprodukts unter alkalischen Bedingungen mit einem Dialkylaminoalkylepoxyd
oder einem Dialkylaminoalkylhalogenid oder den entsprechenden Verbindungen, die
Arylgruppen zusätzlich zu den Alkylgruppen enthalten, entsteht. Die Herstellung
derartiger Produkte ist beispielsweise in der US-Patentschrift 8 813 093 beschrieben.
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Obwohl die tertiären Aminoniftyläther von Allose bevorzugt werden,
können die primären und sekundären Aminoderivate ebenso wie die entsprechenden Amyloseester
verwendet werden.
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Außer den bereits genannten Mitteln kann auch ein Amyloseprodukt mit
Aminoalkylanhydriden, Alkyliinenp Aminoalkylepoxyden,
Aminoalkylhalogeniden,
Alkyiaminoalkylepoxyden oder -halogeniden, Aminoalkylsulfaten und den entsprechenden
Verbindungen, die Aryl- zusätzlich zu Alkylgruppen enthalten, umgesetzt werden.
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Ferner können tertiäre Aminoalkyläther von Amylose verwendet werden,
die entweder llydroxyalkyl (z.B. llydroxyäthyl-, llydroxypropyl-)-Gruppen oder Ester
(z.B. 4cetat-, Sulfat-, Phosphat-)-Gruppen enthalten. Derartige bifunktionelle Gruppen
können durch Hydroxyalkylisieren oder Verestern eines Amyloseprodukts zusammen mit
der erforderlichen Aminoalkylisierung in einem Verfahren hergestellt werden, so
daß die beiden Reaktionen gleichzeitig oder in beliebiger gewünschter Reihenfolge
ablaufen können.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Sulfonium-und Phosphoniumderivate
auch kationisch sind und daher für die Erfindung verwendet werden können. Die Herstellung
von Sulfoniumderivaten ist in der Deutschen Patentschrift 1 145 601 beschrieben
und umfaßt im wesentlichen das Umsetzen von Stärke in einem wässrigen alkalischen
Mittel mit einem ß-Halogenalkylsulfoniumsalz, Vinylsulfoniumsalz oder Epoxyalkylsultoniumsalz.
Die Herstellung von Phosphoniumderivaten ist in der US-Patentschrift 3 077 496 beschrieben
und umfaßt das Umsetzen von Stärke in einem wässrigen alkalischen Mittel mit einem
ß-Halogenalkylphosphaniumsalz. Auch andere Derivate sind geeignet, da bei der Erfindung
beliebige Amylosederivate verwendet werden können, die durch die Einführung einer
elektrisch positiv geladenen Komponente in das Amylosemolekül kationisch gemacht
worden sind.
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Es soll jetzt auf die Klasse der kationischen Amylosederivate eingegangen
werden, die Amingruppen enthalten. Um derartige Derivate zu erhalten, können mit
einem Amyloseprodukt unter anderem folgende Mittel umgesetzt werden: Äthylenimin,
Propylenimin, isateisches Anhydrit, Schinolinanhydrid, ß-Diäthylaminoäthylchlorid,
ß-Dimethylaminoisopropylchlorid, ß-Dimethylaminoäthylchlorid, 3-Diäthylamino-1,
2-Epoxypropan, 3-Dibutylamino-1, 2-Epoxypropan, 2-Brom-5-Diathylaminopentanhydrobromid,
N-(2,3-Epoxypropyl) Piperidin und N,N-(2,3-Epoxypropyl) Methylanilin. Die verschiedenen
Halogenide wie
Chloride, Bromide usw. sind untereinander austauschbar.
In den oben angegebenen Mitteln können, wo frei Amine angegeben sind, z.B. -Diätylaminoäthylclorid,
auch JIydrochlorid oder andere Salze dieser Mittel verwendet werden, z.B. P-DLäthylaminoäthylchl-oridhydrochlorid.
Normalerweise wird jedoch die Verwendung der Salze vorgezogen, da diese weniger
toxisch und leichter zu handhaben sind. Es soll darauf hingewiesen werden, daß außer
den Alkyl-Aryl- und Aralkylgruppen die Mittel auch solche mit zyklischen Gruppen
enthalten können.
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Es soll ferner darauf hingewiesen werden, daß die Amyloseaminprodukte
durch bekannte Verfahren weiterbehandelt werden können, um das quarternäre Amoniumsalz
zu gewinnen, oder das quarternäre Amoniumsalz kann direkt aus einem Amyloseprodukt
durch dessen Behandlung mit dem Reaktionsprodukt eines Epihalohydrins und eines
tertiären Amins oder tertiären Aminsalzes gewonnen werden. In allen Fällen ist das
entstehende Amylosederivat kationisch und für die Verwendung im Verfahren gemäß
der Erfindung geeignet.
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Bezüglich des Grads der Substitution, die bei den kationischen Amylosederivaten
erforderlich ist, die als Oberflächenleime für das Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet werden sollen, ist es ratsam, das gewählte Amyloseprodukt mit genügend
kationischen Mitteln umzusetzen, damit die entstehenden kationischen Amylosederivate
einen Substitutionsgrad (D.S.), das heißt eine Anzahl von kationischen Substituentengruppen
pro Anhydroglukoseeinheit des Axylosemoleküls, von etwa 0,01 - 0,20 und vorzugsweise
von 0,02 - 0,010 enthalten. Letztere Derivate können die oben erwähnten Verbesserungen
der Festigkeit, des Aussehens usw.vornehmen.
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Die Oberflächenleime gemäß der Erfindung können gut zum Leimen von
Papier und Pappe verwendet werden, wozu auch blattartige Massen und geformte Produkte,
hergestellt aus allen Arten von sowohl Zellulose- als auch Kombinationen von Zellulosemit
Nichtzellulosefasern, gehören. Zu den Zellulosefasern, die verwendet werden können,
gehören gebleichte und ungebleichte Sulfat(Kraft)-, gebleichte und ungebleichte
Sulfit-, gebleichte und ungebleice Soda-, neutrale Sulfit-, halbchemische,
chemisch-Papierbrei-, Papierbrei- und eine beliebige Kombination
dieser Fasern. Letztere Bezeichnungen beziehen sich auf Papierbreifasern, die durch
verschiedene Verfahren hergestellt werden, wie sie in der Papierbrei- und Papierindustrie
bekannt sind.
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Außerdem können synthetische Fasern in der Art von Viskosereyon, regenerierter
Zellulose ebenso wie chemisch synthetisiert er verwendet werden. Der Einfachheit
halber sollen die aus letzteren Substanzen erzeugten Blätter oder Bahnen im folgenden
Zellulosebahnen oder -blätter genannt werden.
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Alle Arten von Pigmenten, Farbstoff, Kolophonium und FUllstoffen
können im Papier vorhanden sein, das. mit den Leimen gemäß der Erfindung zu leimen
ist. Zu derartigen Stoffen gehören Ton, Talkum, Titandioxyd, Calciumcarbonat und
diatomeische Erde. Andere Stoffe wie übliche Stärke und Kolophoniumleime, Pigmente,
Farbstoffe und Schmiermittel usw.
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können ebenfalls zusammen mit den Leimen gemäß der Erfindung verwendet
werden.
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Die tatsächliche Verwendung der Oberflächenleime gemäß der Erfindung
umfaßt die Dispersion des kationischen Amylosederivats in Wasser, wobei der Trockenmasseanteil
der entstehenden Dispersion gewöhnlich 2-20 Gew.-% beträgt, und das anschließende
Auftragen der Dispersion auf eine vorher behandelte Papier- oder Pappeunterlage
durch ein übliches Oberflächenleimverfahren. Zu diesen gehört das Leimauftragen
durch Pressen, Kübel, Abstreichwalzen und Kalandrieren. Z.B. wird bei einem Leimverfahren
das Oberflächenleimen dadurch vorgenommen, daß die Papierbahn zwischen zwei Druckwalzen
durchläuft, wobei die untere Walze des Paars sich in einem Bad der Leimdispersion
dreht. Die Oberfläche dieser Walze nimmt den Leim auf und trägt ihn auf der Unterseite
der Bahn auf. Gewünschtenfalls kann das Leimen auch an der Oberseite der Bahn durch
Sprühen des Leims in den Spalt zwischen der Bahn und der oberen Walze oder durch
Sprühen auf die Fläche der oberen Walze und Ansammeln des Leims auf der Oberseite
der Bahn bei ihrem Eintritt in die Presse vorgenommen werden. Die geleimten Bahnen
werden dann durch ein übliches Trockenverfahren
getrocknet.
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Die Leime gemäß der Erfindung können in Mengen von 0,25 -15,0 % der
Trockenmasse des Papierbreis in der fertigen Bahn oder im fertigen Blatt verwendet
werden. Innerhalb dieses Bereichs hängt die genau zu verwendende Menge zum größten
Teil von der Art des verwendeten Papierbreis, den besonderen Arbeitsbedingungen
ebenso wie dem besonderen Verwendungszwecks des Papiers ab.
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Die Erfindung soll anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher
erläutert werden, in denen alle Angaben in Gewichtsteilen erfolgen, wenn es nicht
anders vermerkt ist.
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Ausführungsbeispiel I Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die Verwendung
eines typischen Oberflächenleims gemäß der Erfindung ebenso wie die verbesserten
Eigenschaften von Papier, das damit geleimt worden ist.
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Der kationische Leim,der in diesem Ausführungsbeispiel verwendet
wurde, war ein Diäthylaminoäthyläther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke
mit einem Amyloseanteil von 70 Gew.-% und einem Substitutionsgrad von 0,05. Dieses
tertiäre Aminderivat wurde durch Umsetzen der Amylosebasis mit p-Diäthyl aminokthylchloridhydrochlorid
entsprechend dem im Ausführungsbeispiel I der US-Patentschrift 2 813 093 beschriebenen
Verfahren hergestellt.
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Eine Leimdispersion mit sieben eilen des oben angegebenen kationischen
Amylosederivats in 93 Teilen Wasser wurde hergestellt und durch ein typisches Leimpressen
auf ein Papierblatt aufgetragen, das aus gebleichtem Sulfitpapierbrei entspreehend
den Normen der Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) hergestellt
worden war. Das entstandene Papierblatt, das so geleimt worden war, und zwar oberflächenT
geleimt mit 3 * Leim bezogen auf das Trookenmassegewicht von seinem Papierbrelanteil,
wurde dann bei oiner Temperatur von 105°C für 10 min getrocknet.
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Mittels der unten angegebenen Prüfungen wurden dann die Eigenschaften
des so geleimten Papierblatts mit denen eines Batts gleichen Papiers verglichen,
das jedoch nicht oberflächengeleimt worden war, ebenso wie mit den Eigenschaften
eines identischen Papierblatts, das in diesem Fall mit 3 Gew.-% eines tertiären
Aminleims mit einem Substitutionsgrad von 0,05 geleimt worden war, der durch Umsetzen
einer üblichen, das heißt schwach amylosehaltigen Getreidestärke mit p-Diäthyl aminoäthylchloridhydrochlorid
gewonnen worden war.
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WachsabzugErufun« Diese Prüfung mißt den Widerstand einer beschichteten
Papieroberfläche gegenüber einem Ziehen nach TAPPI-Test T 459 m-48. Bei dieser Prüfung
werden geschmolzene Wachse von abgestufter Adhäsionskraft, wobei jedes Wachs numeriert
wird, sowohl auf die Sieb-, das heißt Unter-, als auch die Filz-, das heißt Oberseite
der entsprechenden Papierblätter aufgetragen, wonach sich die Wachse abkühlen und
aushärten können und dann von dem Blatt abgezogen werden. Der Wachsabzugwert, der
einer gegebenen Papieroberfläche zugeschrieben wird, ist der Wert des am höchsten
numerierten Wachses, das nicht die Papieroberfläche zerstört. Eine Papieroberfläche
mit einem Abzugwert besitzt daher eine größere Oberflächenfestigkeit als eine Papieroberfläche
mit einem niedrigeren Abzugwert.
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K & N-Druckfarbenabweisungsprüfung Diese Prüfung mißt den Widerstand
einer Oberfläche gegenüber dem Eindringen von Druckfarbe. Bei dieser Prüfung wird
eine genormte Druckfarbe auf Ölbasis agi die Oberfläche der entsprechenden Papierblätter
gestrichen, kann mit dieser für 2 min in Berührung bleiben und wird dann vollstindig
von deren Oberflächen entfernt. TAPPI-Helligkeitsmessungen werden an der mit Druckfarbe
behandelten Probe vorgenommen und mit den Helligkeitswerten verglichen, die unbehandelte
Papierblätter zeigen. Der K & N-Abweisungswert wurde dann durch folgende Formel
bestimmt:
K & N Abweisung [%]=1
| Anfanghelligkeit - Helligkeit des |
| behandelten Blatts |
| -100.( ) |
| Anfangshelligkeit |
Die folgende Tabelle zeigt diz erhaltenen Ergebnisse, nachdem die verschiedenen
Papierblätter den oben beschriebenen Prüfverfahren unterzogen worden waren.
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Wachsabzugprüfung K&N Druckfarben-Draht Sieb abweisung ~%J Kationisches
Amylosederivat 16 11 55 Kationische Getreidestärke 14 10 48 Kontrolle 12 7 42 Die
oben angegebenen Ergebnisse zeigen deutlich die guten Eigenschaften der Papierblätter,
deren Oberfläche mit dem Leim gemäß der Erfindung behandelt worden sind. Sie zeigen
auch die verbesserten Eigenschaften, die mit dem Leim der Erfindung gegenüber den
üblichen, d.h. schwach amylosehaltigen, kationischen Getreidestärken erhalten werden.
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Es soll ferner erwähnt werden, daß für Papierblätter, die mit einer
nichtderivatisierten, stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem Amyloseanteil
von 70 Gew.-% oberflächengeleimt worden waren, durch die oben beschriebenen Prüfverfahren
keine quantitativen Angaben wegen der Instabilität dieses Amyloseprodukts und der
dadurch entstehenden Schwierigkeiten bei seinem Auftragen auf den Grundpapierbogen
zu erhalten waren.
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Ausführungsbeispiel II Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ebenfalls
die verbesserten Eigenschaften von Papierblättern, die mit kationischen Amylosederivaten
gemäß der Erfindung oberflächengeleimt worden sind.
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Unter Anwendung der allgemeinen Verfahrenschritte gemäß Ausführungsbeispiel
I wurden Papierblätter hergestellt, die entsprechend mit dem Leim in Çusfuhrungsbeispiel
I und mit verschiedenen üblichen Leimen oberflächengeleimt wurden. Die Eigenschatten
der entstandenen Papierblätter wurden dann durch Prüfen der Blätter mitte einem
oder mehreren der folgenden l'riifverfahren bestimmt:
WachsabzugprüOungi
wie im Ausführungsbeispiel I beschrieben K & N-DruckfarbenabweisungsErüfung:
wie im Ausführungsbeispiel I beschrieben.
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Lichtundurchlässigkeitsprüfung: Die Lichtundurchlässigkeit der Papierblattprüflinge
wurde gemäß TAPPI test method T 425m-60 geprüft. Diese Prüfung bestimmt die Lichtundurchlässigkeit
durch verschiedene Reflexionsmessungen des Prüflings, wobei ein Wert 100 totale
Lichtundurchlässigkeit bedeutet.
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Wasserabsorptionsprüfung: Diese Prüfung mißt die Wasserfestigkeit
einer beschichteten Oberfläche. Zu diesem Zweck wird ein an den Enden offener Zylinder
mit einer Fläche von 100 cm2 auf eine Oberfläche des geleimten Papierblatts gesetzt
und mit Wasser bis zu einer Höhe von 1 cm gefüllt. Das Wasser kann dann mit dem
Papierblatt für 10 min in Berührung bleiben.
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Danach wird die Oberfläche des Blatts trockengewischt und die Gewichtszunahme
der benetzten Fläche bestimmt. Je kleiner die Gewichtszunahme ist, desto größere
Wasserfestigkeit zeigen die Blätter.
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A) I,eim0% K & N- Wasser-Trockenmasse- Druckfarben- absorption
gewicht des abweisung [%] Leim + Papierbreis] [%] Kationisches Amylosederivat des
Ausführungs- 2 62 8,8 beispiels I Acetatester von 2 57 12,7 Getreidestärke mit einem
1,5 Gew.-%-Anteil von Acetylgruppen, wobei der Ester durch Säure in einem solchen
Grad umgewandelt worden ist, wie er im Handel als 70-Fluidity bekannt ist Der Leim
wurde auf gebleichte Pappe in Kalanderleimtechnik aufgetragen.
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Die erhaltenen Ergebnisse zeigen deutlich die erhöhte Wasserfestigkeit
und die Druckfarbenabsorption von Papierblättern, die mit den kationischen Amyloseleimen
gemäß der Erfindung geleimt worden sind, gegenüber Blättern, die mit einem üblichen
Oberflächenleim geleimt worden sind.
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B) Leim[% Trockenmasse- Wachsabzuggewicht des prüfung Lichtundurch-Leim
Papierbreis] Filz lässigkeit Kationisches Amylosederivat des Ausfüh- 3,0 13 - 14
95,0 rungsbeispiels I Kationisches Amylosederivat des Ausfüh- 4,5 14 - 16 94,5 rungsbeispiels
I Getreidestärke, enzymumgewandelt in 6,o 11 94,0 eine Viskosität, die im Handel
als 42 sec Dudley bei 13 % Trockenmasse bekannt ist Es ist von großer Bedeutung,
daß die Oberfläehenaufnahme von den Leimen gemäß der Erfindung um 50 % gegenüber
der von einem üblichen Leim vermindert werden kann, ohne daß die Festigkeit des
behandelten Papiers beeinträchtigt wird. Eine derartige Verringerung der Konzentration
des Leims ist insbesondere wegen der dadurch erhöhten Lichtundurchlässigkeit wünschenswert.
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c) Leim N Trockenmasse- Wachsabzugprüfung gewicht des Leim PaEierbrei
Draht ~ Filz Kationisches Amylosederivat des Ausfüh- 2,5 18 15 rungsbeispiels 1
Kornstärke, die mit Natriumhypochlorit so stark oxydiert 5,0 is 15 worden war, daß
sie den im Handel als 80 Fluidity bekannten Wert abnahm Kontrolle 7
Die
oben zusammengefaßten Ergebnisse zeigen weiter die sehr guten Eigenschaften der
Leime gemäß der Erfindung verglichen mit dem üblichen Leim, da mit ihnen eine 50-%ige
Verringerung der Aufnahme von Leim durch die Oberfläche möglich ist, ohne daß die
Oberflächenfestigkeit der genannten Papierblätter beeinträchtigt wird.
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D) Leim Trockenmasse- Wachsabzugprüfung gewicht des Leim Papierbreis]
Draht Filz Kationisches Amylosederivat des Ausfüh- 4,5 18 16 rungsbeispiels I Acetatester
einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit 70 Gew.-% 5,1 i6 14 Amylose und substituiert
mit 4,5-Gew. Acetylgruppen Die oben zusammengefaßten Ergebnisse zeigen deutlich,
daß die kationischen Substituentengruppen in den Amylose-Produkte vorhanden sein
müssen, um die gewünschten verbesserten Oberflächenleimeigenschaften zu ergeben.
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AusfuhrungsbeisEiel III Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die
Verwendung als Oberflächenleime von Amyloseprodukten, die mit verschiedenen kationischen
Gruppen substituiert worden sind.
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Die folgenden kationischen Amylosederivate wurden jeweils verwendet,
um Papierblätter entsprechend dem im Ausführungsbeispiel I beschriebenen Verfahren
zu leimen. Die entstandenen Papierblätter wurden dann der Wachsabzugprüfung und
der Lichtundurchlässigkeitsprüfung unterzogen, um ihre Eigenschaften zu bestimmen.
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1. Sulfoniumäther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem
Amyloseanieil von 70 Gew.-% und einem Substitutionsgrad von 0,06; der Sulfoniumäther
wurde entsprechend dem in der Deutschen Patentschrift 1 i45 601 beschriebenen Verfahren
hergestellt.
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2. Phosphoniumäther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit
einem Amyloseanteil von 70 Gew.-% und einem Substitutionsgrad von 0,08; der Phosphoniumäther
wurde entsprechend dem in der US-Patentschrift 3 077 469 beschriebenen Verfahren
hergestellt.
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3. Quaternärer Ammoniumäther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke
mit einem Amyloseanteil von 70 Gew.-% und einem Substitutionsgrad von 1,2; der quaternäre
Ammoniumäther wurde entsprechend dem in der US-Patentschrift 2 876 217 beschriebenen
Verfahren hergestellt.
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Leime Licht-Gewicht der undurch-Trockenmasse Wachsabzugprüfung lässig-Leim
des Papierbreis] Draht Sieb keit 1 3,2 16 12+ 95,0 2 2,9 16+ 12 95,0 3 3,5 18 14
95,0 Getreidestärke, enzmyumg ewandel t in eine Viskosität, 5,0 12 10 94,0 die im
Handel als 40 sec Dudley bei 8 % Trockenmasse bekannt ist Die oben zusammengefaßten
Ergebnisse zeigen deutlich die Anwendbarkeit der Erfindung für die verschiedensten
kationischen Amylosederivate.
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Durch die Erfindung wird also ein neues Verfahren zum erbesserten
Oberflächenleimen von Papier- und Pappeprodukten angegeben.
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Patentansprüche