DE1918415B2

DE1918415B2 - Verfahren zum Oberflachenleimen einer Cellulosebahn

Info

Publication number: DE1918415B2
Application number: DE1918415A
Authority: DE
Inventors: Gerald Lebanon Brown; Emil Daniel Mountainside Mazzarella
Original assignee: National Starch and Chemical Corp
Current assignee: Ingredion Inc
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1969-04-11
Publication date: 1973-11-08
Also published as: US3671310A; DE1918415A1; GB1264506A; NL152314B; JPS5239081B1; DE1918415C3; FR2007982A1; NL6906881A; SE361692B

Description

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einen großen Widerstand gegen Abrieb. Ferner ver- kationische Gruppen helfen bei der Stabilisierung des leihen sie den genannten Produkten eine erhöhte Amyloseprodukts ebenso wie bei der Förderung der Wasserfestigkeit und auch eine höhere Abriebfestigkeit Adhäsion des Leims an den Cellulosefasern. in feuchtem Zustand, ohne daß unlösbare Mittel ver- Ferner kann die Amylose z. B. durch Veresterung

wendet werden müssen. Da die Leime bereits bei 5 substituiert werden, was zu Amyloseestern, wie niedrigen Konzentrationen zufriedenstellende Wir- Acetat-, Sulfat- und Phosphatestern, führt, oder durch kungen zeigen, wird eine Verrringerung der Lichtun- eine Verätherung, die zu Arnyloseäthern, wie Hydroxydurchlässigkeit, die im allgemeinen bei höheren Kon- äthyl- und Hydroxypropyläthern, führt. Es soll darauf zentrationen von Leimen auftritt, vermieden. Ferner hingewiesen werden, daß letztere Abwandlungen entführen die erfindungsgemäß verwendeten Leime zu io weder vor oder nach der kationischen Substitution des kontinuierlicheren und gleichmäßigeren filmen auf gewählten Amyloseproduktes vorgenommen werden der Oberfläche des Papiers oder der Pappe, so daß eine können.

bessere Abweisung von Flüssigkeiten, wie Druckfarbe, Derartige kationische Amylosederivate können z. B.

und eine verbesserte Beständigkeit gegenüber dem durch Umsetzen eines Amyloseprodukts, gewöhnlich Eindringen von Flüssigkeiten erreicht wird. 15 durch Veräthern oder Verestern, mit einem Mittel

Es ist zu beachten, daß die erwähnten Vorteile nicht erzeugt werden, das eine kationische Gruppe einführt, erhalten werden, wenn Amyloseprodukie, die ent- die Stickstoff, Schwefel oder Phosphor enthält. Beiweder unsubstituieri oder mit nichtkationischen Grup- spiele für derartige Gruppen sind die Amin- (Primär-, pen substituiert sind, zum Oberflächenleimen ver- Sekundär-, Tertiär- oder Quarternäramin-), Sulfowendet werden. Daher sind nichtsubstituierte Amylose- 20 nium- und Phosphoniumgruppen. Das bevorzugte j.rodukte als Oberflächenleime vollkommen unbrauch- kationische Amylosederivat ist der tertiäre Aminobar, und zwar wegen ihrer Instabilität, die sich in alkyläther, der durch Umsetzen eines Amyloseprodukts schneller Rückbildung und Viskositätsänderungen unter alkalischen Bedingungen mit einem Dialkyläußert, und ihrer schlechten Adhäsion an Cellulose- aminoalkylepoxid oder einem Dialkylaminoalkylunterlagen. Nichtkationische Amylosederivate zeigen 25 halogenid oder den entsprechenden Verbindungen, die auch bei weitem nicht die Wirkung ihrer kationischen Arylgruppen zusätzlich zu den Alkylgruppen enthalten, Gegenstücke. entsteht. Die Herstellung derartiger Produkte ist bei-

Bekanntlich besteht Stärke im allgemeinen aus zwei spielsweise in der USA.-Patentschrift 2 813 093 beFraktionen, einer linearen Fraktion, genannt Amylose, schrieben.

und einer verzweigten Fraktion, genannt Amylopektin. 30 Obwohl die tertiären Aminoalkyläther von Amylose Jede Stärkeart, wie Getreide-, Kartoffel-, Tapioka- bevorzugt werden, können die primären und sekun-Stärke usw., enthält diese beiden Fraktionen in einem dären Aminoderivate ebenso wie die entsprechenden für die spezielle Stärkeart charakteristischen Verhält- Amyloseester verwendet werden. Außer den bereits nis, wobei typische Amylosekonzentrationen 18 bis genannten Mitteln kann auch ein Amyloseprodukt mit 30 Gewichtsprozent betragen. Verfahren zur Zerlegung 35 Aminoalkylanhydriden, Alkyliminen, Aminoalkylder Stärke in diese Bestandteile sind bereits bekannt. epoxiden, Aminoalkylhalogeniden, Alkylaminoalkyl-Außerdem sind bereits verschiedene Stärkearten epoxiden oder -halogeniden, Aminoalkylsulfaten und genetisch entwickelt worden, die durch ein großes den entsprechenden Verbindungen, die Aryl zusätzlich Übergewicht der einen Fraktion über die andere aus- zu Alkylgruppen enthalten, umgesetzt werden. Ferner gezeichnet sind. 40 können tertiäre Aminoalkyläther von Amylose verWenn also die Bezeichnung »Amylose« oder »Amy- wendet werden, die entweder Hydroxyalkyl- (ζ. Β. loseprodukt« zur Erläuterung der Erfindung verwendet Hydroxyäthyl-, Hydroxypropyl-) Gruppen oder Ester wird, ist Amylose, die durch Zerlegung der ganzen (z. B. Acetat-, Sulfat-, Phosphat-Gruppen) enthalten. Stärke in ihre Komponenten Amylose und Amylo- Derartige bifunktionelle Gruppen können durch pektin entsteht, oder Stärke mit einem hohen Amylose- 45 Hydroxyalkylisieren oder Verestern eines Amylosegehalt von mindestens 50 Gewichtsprozent, oder sind produkts zusammen mit der erforderlichen Amino-Gemische von stark amylosehaltigen Stärkearten oder alkylisierung in einem Verfahren hergestellt werden, Amylosefraktionen mit üblichen, schwach amylose- so daß die beiden Reaktionen gleichzeitig oder in behaltigen Stärkearten gemeint, wobei der Gesamt- liebiger gewünschter Reihenfolge ablaufen können, amyloseanteil des entstandenen Gemisches mindestens 50 Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die 50 Gewichtsprozent trägt. In jedem Fall kann die Sulfonium- und Phosphoniumderivate auch kat-Amylose oder stark amylosehaltige Stärke z. B. durch ionisch sind und daher für die Erfindung verwendet Wärme und/oder Säuren oder mit Oxydationsmitteln werden können. Die Herstellung von Sulfoniumweiterbehandelt werden, um sogenannte Dextrine, derivaten ist in der deutschen Patentschrift 1 145 601 dünnsiedende odei oxydierte Produkte zu erzeugen. 55 beschrieben und umfaßt im wesentlichen das Umsetzen Letztere Produkte werden insbesondere dann zum von Stärke in einem wäßrigen alkalischen Mittel mit Leimen bevorzugt, wenn Stärkelösungen mit höherem einem ß-Halogenalkylsulfoniumsalz, Vinylsulfonium-Trockenmassegehalt erforderlich sind. Es soll darauf salz oder Epoxyalkylsulfoniumsalz. Die Herstellung hingewiesen werden, daß letztere Abwandlungen ent- von Phosphoniuniderivaten ist in der USA.-Patentweder vor oder nach der kationischen Derivatisierung 60 schrift 3 077 496 beschrieben und umfaßt das Uindes ausgewählten Amyloseprodukts vorgenommen setzen von Stärke in einem wäßrigen alkalischer weiden können. Mittel mit einem /9-Halogenalkylphosphoniumsalz

Wie bereits erwähnt wurde, besteht die Erfindung Auch andere Derivate sind geeignet, da bei der Erfin im wesentlichen in der Verwendung von Amylose- dung beliebige Amylosederivate verwendet vverdei produkten zum Oberflächenleimen, wobei die Amylose- 65 können, die durch die Einführung einer elektriscl produkte kationische Substituentengi uppen enthalten, positiv geladenen Komponente in das Amylose d. h. chemische Gruppen, die eine positive elektrische molekül kationisch gemacht worden sind. Ladung in das Stärkemolekül einführen. Letztere Um Derivate aus der Klasse der kationischen Am>

losederivate zu erhalten, können mit einem Amyloseprodukt unter anderem folgende Mittel umgesetzt werden: Äthylenimin, Propylenimin, Isatinsäureanhydrid, Chinolinanhydrid, ß-Diäthylaminoäthylchlorid, /J-Dimethylaminoisopropylchlorid, j8-Oimethylaminoäthylchlorid, 3-Diäthylamino-l, 2-Epoxypropan, 3-Dibutylamino-1, 2-Epoxypropan, 2-Brom-5-diäthylaminopentanhydrobromid, N - (2,3 - Epoxypropylj - pipe: idir> und N,N-(2,3-Epoxypropyl)-methylanilin. Die verschiedenen Halogenide, wie Chloride, Bromide usw., sind untereinander austauschbar.

In den oben angegebenen Mitteln können, wo freie Amine angegeben sind, z. B. /5-Diäthylaminoäthyichlorid, auch. Hydrochlorid oder andere Salze dieser Mittel verwendet werden, z. B. /S-Diäthylaminoäthylchloridhydrochlorid. Normalerweise wird 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.

Es soll ferner darauf hingewiesen werden, daß die Amyloseaminprodukte durch bekannte Verfahren weiterbehandelt werden können, um das quaternäre Ammoniumsalz zu gewinnen, oder das quaternäre Ammoniumsalz 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.

Bezüglich des Grades der Substitution, die bei den kationischen Amylodederivaten erforderlich ist, die als Oberflächenleime für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden sollen, ist es ratsam, das gewählte Amylosprodukt mit genügend kationischen Mitteln umzusetzen, damit die entstehenden kationischen Amylosederivate einen Substitutionsgrad (D. S.), d. h. eine Anzahl von kationischen Substituentengruppen pro Anhydroglukoseeinheit des Amylosemoleküls, von etwa 0,01 bis 0,20 und vorzugsweise von 0,02 bis 0,10 enthalten. Letztere Derivate können die obenerwähnten Verbesserungen der Festigkeit, des Aussehens usw. vornehmen.

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 Cellulose- als auch Kombinationen von Cellulose- mit Nichtcellulosefasern, gehören. Zu den Cellulosefaser^ die verwendet werden können, gehören gebleichte und ungebleichte Sulfat(Kraft)-, gebleichte und ungebleichte Sulfit-, gebleichte und ungebleichte Soda-, neutrale Sulfit-, halbchemische 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. Außerdem können synthetische Fasern in der Art von Viskosereyon, regenerierter Cellulose ebenso wie chemisch synthetisierter verwendet werden. Der Einfachheit halber sollen die aus letzteren Substanzen erzeugten Blätter oder Bahnen im folgenden Cellulosebahnen oder -blätter genannt werden.

Alle Arten von Pigmenten, Farbstoff, Kolophonium und Füllstoffen können im Papier vorhanden sein, das mit den Leimen gemäß der Erfindung zu leimen ist. Zu derartigen Stoffen gehören Ton, Talkum, Titandioxid, Calciumcarbonat und Kieselgur. Andere Stoffe, wie übliche Stärke und Kolophoniumleime, Pigmente, Farbstoffe und Schmiermittel usw., können ebenfalls zusammen mit den Leimen gemäß der Erfindung verwendet werden.

Die Verwendung der Obertlächenleime gemäß der Erfindung umfaßt die Dispersion des kationischen Amylosederivats in Wasser, wobei der Trockenmasseanteil der entstehenden Dispersion gewöhnlich 2 bis 20 Gewichtsprozent beträgt, und das anschließende Auftragen der Dispersion auf eine vorher behandelte Papier- oder Pappeunterlage durch ein übliches Oberflächenleimverlahren. Zu diesen gehört das Leimauftragen durch Pressen, Kübel, Abstreichwalzen und Kalandrieren. Zum Beispiel wird bei einem Leimverfahren das Oberflächenleimen dadurch vorgenommen, daß die Papierbahn zwischen zwei Druckwalzen durchläuft, wobei die untere Walze des Paares sich in einem Bad der Leimdispersion dreht. Die Oberfläche dieser Walze nimmt den Leim auf und trägt ihn auf der Unterseite der Bahn auf. Gewünsclueufalls 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.

Die Leime gemäß der Erfindung können in Mengen von 0,25 bis 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 Verwendungszweck des Papier \ ab.

Die Erfindung soll an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, in denen alle

Angaben in Gewichtsteilen erfolgen, wenn es nicht anders vermerkt ist.

Ausführungsbeispiel

Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die Verwendung eines typischen Oberflächenleims gemäß der Erfindung ebenso wie die verbesserten Eigenschaften von Papier, das damit geleimt worden ist.

Der kationische Leim, der in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wurde, war ein Diäthylaminoäthyläther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem Amyloseanteil von 70 Gewichtsprozent und einem Substitutionsgrad von 0,05. Dieses tertiäre Aminderivat wurde durch Umsetzen der Amylosebasis mit ß-Diäthylaminoäthylchloridhydrochlorid entsprechend dem im Ausführungsbeispiel I der USA.-Patentschrift 2 813 093 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Eine Leimdispersion mit sieben Teilen des oben angegebenen kationischen Amylosederivats in 93 Teilen Wasser wurde hergestellt und durch ein typisches Leimpressen auf ein Papierblatt aufgetragen, das aus gebleichtem Sulfitpapierbrei entsprechend den Normen der Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI) hergestellt worden war. Das entstandene Papierblatt, das mit 3% Leim, bezogen auf das Trockenmassegewicht von seinem Papierbreianteil, oberflächengeleimt worden war, wurde dann

bei einer Temperatur von 105°C für 10 Minuten getrocknet.

Unter Verwendung der unten angeführten Prüfungsmethoden wurden die Eigenschaften des Papierblatts mit denen eines gleichen Papierblatts verglichen, das nicht oberflächengeleimt worden war. Die Eigenschaften des erfindungsgemäß verleimten Papiers wurden weiterhin mit denjenigen eines identischen Papierblatts verglichen, welches mit 3 Gewichtsprozent eines tertiären Aminleims mit einem Substitutionsgrad von 0,05 verleimt worden war. Dieser Aminleim war durch Umsetzung einer herkömmlichen, schwach amylosehaltigen Getreidestärke mit /S-Diäthylaminoäthylchloridhydrochlorid erhalten worden.

15 Wachsabzugprüfung

Diese Prüfung mißt den Widerstand einer beschichteten Papieroberfiäche gegenüber einem Abziehen nach TAPPIT 459 m-48. Bei dieser Prüfung werden ao geschmolzene Wachse von abgestufter Adhäsionskraft, wobei jedes Wachs numeriert wird, sowohl auf die Sieb, d. h. Unter-, als auch die Filz-, d. h. 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 höheren Abzugwert besitzt daher eine größere Oberflächenfestigkeit als eine Papieroberfläche mit einem niedrigeren Abzugwert.

Druckfarbenabweisungsprüfung

Diese Prüfung mißt den Widerstand einer Oberfläche gegenüber dem Eindringen von Druckfarbe. Bei dieser Prüfung wird eine genormte Druckfarbe auf Ölbasis auf die Oberfläche der entsprechenden Papierblätter gestrichen, kann mit dieser für 2 Minuten in Berührung bleiben und wird dann vollständig von deren Oberflächen entfernt. TAPPl-Helligkeitsmessungen werden an der mit Druckfarbe behandelten Probe vorgenommen und mit den Helligkeitswerten verglichen, die unbehandelte Papierblätter zeigen. Der Abweisungswert wurde dann durch folgende Formel bestimmt:

., . .... , -. „.. / Anfangshelligkeit — Helligkeit des behandelten Blatts \

Abeisung (%) = 100 — 100 · = - 1.

\ Anfangshelligkeit /

Die Durchführung dieses Tests ist in »TAPPI Routine Control Methods«, herausgegeben von der Technical Association of Pulp and Paper Industry, New York, 1950 (Wiederauflage 1962), beschrieben.

Die folgende Tabelle zeigt die erhaltenen Ergebnisse, nachdem die verschiedenen Papierblätter den oben beschriebenen Prüfungsverfahren unterzogen worden waren.

	Wachsabzug prüfung Draht \| Sieb	11	Druckfarben abweisung (7o)
Kationisches Amylose- derivat	16	10	55
Kationische Getreide stärke	14	7	48
Kontrolle	12	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.

Es soll ferner erwähnt werden, daß für Papierblätter, die mit einer nichtsubstituierten, stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem Amyloseanteil von 70 Gewichtsprozent 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.

Ausführungsbeispiel II

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ebenfalls die verbesserten Eigenschaften von Papierblättern, die mit kationischen Amylosederivaten gemäß der Erfindung oberflächengeleimt worden sind.

Unter Anwendung der allgemeinen Verfahrensschritte gemäß Ausführungsbeispiel I wurden Papierblätter hergestellt, die entsprechend mit dem Leim in Ausführungsbeispiel I und mit verschiedenen üblichen Leimen oberflächengeleimt wurden. Die Eigenschaften der entstandenen Papierblätter wurden dann durch Prüfen der Blätter mittels einem oder mehreren der folgenden Prüfverfahren bestimmt.

Wachsabzugprüfung

Wie im Ausführungsbeispiel I beschrieben.

Druckfarbenabweisungsprüfung Wie im Ausführungsbeispiel I beschrieben.

Lichtundurchlässigkeitsprüfung

Die Lichtundurchlässigkeit der Papierblattprüflinge wurde gemäß TAPPIT 425 m-60 geprüft Diese Prüfung bestimmt die Lichtundurchlässigkeit durch verschiedene Remissionsmessungen des Prüflings, wobei ein Wert 100 totale Lichtundurchlässigkeit bedeutet.

Wasserabsorptionsprüfung

Diese Prüfung mißt die Wasserfestigkeit einer beschichteten Oberfläche. Zu diesem Zweck wird ein ai den Enden offener Zylinder mit einer Fläche voi cm² auf eine Oberfläche des geleimten Papierblatt gesetzt und mit Wasser bis zu einer Höhe von 1 cn gefüllt Das Wasser kann dann mit dem Papierblat für 10 Minuten in Berührung bleiber«. Danach win die Oberfläche des Blatts trockengewiswit und di Gewichtszunahme der benetzten Fläche bestimmt J kleiner die Gewichtszunahme ist, desto größere Wassei festigkeit zeigen die Blätter.

309545/44

A) Leim*)	Leim (⁰A, Trocken massegewicht des Papier breis)	Druck farben abwei- sung (⁰A,)	Wasser absorp tion CVo)
Kanonisches Amylose- derivat des Ausfiih- rungsbeispiels I Acetatester von Getrei destärke mit einem 1,5-Gewichtsprozent- Anteil von Acetyl- gruppen, wobei der Ester durch Behand lung mit Säure fließ fähiger, d. h. weniger viskos gemacht wurde	2 2	62 57	8,8 12,7

	Leim	Wachsabzugs-	Filz
	(% Trocken	priifung
C) Leim	massegewicht
	des Papier	Draht	15
	breis)
Kationisches Amylose-
derivat des Ausfüh		18
rungsbeispiels I	2,5
Kornstärke, die mit			15
Natriumhypochlorit			7
zur Verminderung der
Viskosität behandelt		18
worden war	5,0	12
Kontrolle

♦) Der Leim wurde auf gebleichte Pappe in Kalanderleimtechnik aufgetiagen.

Die oben zusammengefaßten Ergebnisse zeigen weiter die sehr guten Eigenschaften der Leime gemäß der Erfindung, verglichen mit dem üblichen Leim, da mit ihnen eine 5O°/_Oige Verringerung der Aufnahme von Leim durch die Oberfläche möglich ist, ohne daß die Oberflächenfestigkeit der genannten Papierblätter beeinträchtigt wird.

Die erhaltenen Ergebnisse zeigen deutlich die erhöhte Wasserfestigkeit und die Druckfarben absorption von Papierblättern, die mit den kationischen Amyloseleimen gemäß der Erfindung geleimt worden sind, gegenüber Blättern, die mit einem üblichen Oberflächenleim geleimt worden sind.

35

	Leim	Wachs	Licht-
B) Leim	(% Trocken massegewicht des Papier breis)	abzugs prüfung Filz	undurch- lässig- keit
Kationisches Amy-
losederivat des
Ausführungs
beispiels I	3,0	13 bis 14	95,0
Kationisches Amy-
losederivat des
Ausführungs
beispiels 1	4,5	14 bis 16	94,5
Getreidestärke,
welche bis zu einer
Viskosität bei
einem Feststoff
gehalt von 13°/_D
von 42 sec Dudley
enzymumgewan
delt worden ist ..	6,0	11	94,0

	Leim	Wachsabzug	Filz
	(°/o Trocken	prüfung
D) Leim	massegewicht
	des Papier	Draht	16
	breis)
Kationisches Amylose-
derivat des Ausfüh		18
rungsbeispiels I	4,5
Acetatester einer stark
amylosehaltigen Ge
treidestärke mit
70 Gewichtsprozent			14
Amylose und substi
tuiert mit 4,5 Ge
wichtsprozent Acetyl-		16
gruppen	5,1

*) Dieser Meßwert bedeutet, daß die Stärkelösung mit einem Feststoffgehalt von 13% zum Ablaufen aus einer Dudley-Pipette 42 Sekunden benötigte (eine Stärke mit größerer Viskosität würde zum Ablaufen mehr als 42 Sekunden benötigen).

Es ist von großer Bedeutung, daß die Leimaufnahme von Oberflächen gemäß der Erfindung um 50% gegenüber 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.

Die oben zusammengefaßten Ergebnisse zeigen

deutlich, daß die kationischen Substituentengruppen in den Amyloseprodukten vorhanden sein müssen, um die gewünschten verbesserten Oberflächenleirneigenschaften zu ergeben.

Ausführungsbeispiel III

50 Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die Verwendung als Oberflächenleime von Amyloseprodukten. die mit verschiedenen kationischen Gruppen substituiert worden sind.

Die folgenden kationischen Amylosederivate wur den jeweils verwendet, um Papierblätter entsprechenc dem im Ausführungsbeispiel I beschriebenen Verfah ren zu leimen. Die entstandenen Papierblätter wurdei dann der Wachsabzugprüfung und der Lichtundurch lässigkeitsprüfung unterzogen, um ihre Eigenschaftei zu bestimmen.

(1) Sulfoniumäther einer stark amylosehaltigen Ge treidestärke mit einem Amyloseanteil von 70 Ge wichtsprozent und einem Substirutionsgrad vo 0,06; der Sulfoniumäther wurde entsprechen dem in der deutschen Patentschrift 1145 601 b< schriebenen Verfahren hergestellt

(2) Phosphoniumäther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem Amyloseanteil von 70 Gewichtsprozent und einem Substitutionsgrad von 0,08; der Phosphoniumäther wurde entsprechend dem in der USA.-Patentschrift 3077469 beschriebenen Verfahren hergestellt.

(3) Quaternärer Ammoniumäther einer stark amylosehaltigen Getreidestärke mit einem Amylose-

anteil von 70 Gewichtsprozent und einem Substitutionsgrad von 1,2; der quaternäre Ammoniumäther wurde entsprechend dem in der USA.-Patentschrift 2 876 217 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Die unten zusammengefaßten Ergebnisse zeigen deutlich die Anwendbarkeit der Erfindung für die verschiedensten kationischen Amylosederivate.

Leim

Leim (°/o Trockenmassegewicht des Papierbreis)

Lichtundurchlässigkeit

(D

(2)

(3)

Getreidestärke, welche zu einer Viskosität bei einem Gehalt von 8 % Trockenmasse von 40 sec Dudley enzymumgewandelt wurde

16

16+

18

12

12+

95,0 95,0 95,0

94,0

Claims

i 818 415 nimmt, führt die Verwendung derartig hoher Konzen- Patentansprüche: trationen zu einem schlechteren Aussehen des behan delten Papiers. Ferner macht die Verwendung hoher

1. Verfahren zum Oberflächenleimen einer Konzentrationen das Leimen von Spezialpapieren Cellulosebahn, dadurch gekennzeich- 5 wegen der hohen Kosten der Qualitätsleime, wie net, daß auf mindestens eine Seite der Cellulose- Gelatine, tierischer Leim und Kasein, wie sie gewöhnbahn eine wäßrige Dispersion des kationischen lieh für derartige Zwecke verwendet werden, sehr Derivates von Amyloseprodukten mit mindestens kostspielig. Ferner müssen bestimmte bekannte Leime 50 Gewichtsprozent Amylose aufgetragen und zusammen mit unlösbaren Mitteln verwendet werden, danach die so behandelten Cellulosebahn getrock- io um eine befriedigende Wasserfestigkeit zu verleihen, net wird. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ober-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- flächenleimen einer Cellulosebahn zu schaffen, welches zeichnet, daß als kationisches Derivat ein Äiher die Herstellung von Papier ermöglicht, das hinsicht- oder ein Ester mit Substituentengruppen iü Form licht der Festigkeit, des Aussehens, der Abriebfestigvon primären, sekundären, tertiären und quater- 15 keit, der Bedruckbarkeit und des optischen Verhaltens nären Amingruppen, Sulfoniumgruppen oder Phos- vorteilhaftere Eigenschaften besitzt und das auch eine phoniumgruppen verwendet wird. verringerte Wasser- und Druckfarbenabsorption auf-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch weist. Die bei dem angestrebten Verfahren verwendeten gekennzeichnet, daß als kationisches Derivat ein Leime sollen für alle Papierfaserarten zufriedenstellend Produkt mit 0.01 bis 0,20 kationischen Substi- 20 eingesetzt werden können.

tuentengruppen pro Anhydroglukoseeinheit des Dieses Ziel wird durch die Erfindung erreicht.

Amylosemoleküls verwendet wird. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden zum Oberflächenleimen einer Cellulosebahn, das da-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das durch gekennzeichnet ist, daß auf mindestens eine Seite kationische Derivat auf die Oberfläche der Cellu- 25 der Cellulosebahn eine wäßrige Dispersion des katlosebab·; in einer Konzentration von etwa 0.25 bis ionischen Derivates von Amyloseprodukten mit min-15,0 °/₀, bezogen auf das Trockenmassegewicht des destens 50 Gewichtsprozent Amyise aufgetragen und Papierbreis in der Bahn, aufgetragen wird. danach die so behandelte Cellulosebahn getrocknet

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden wird.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kat- 30 Aus der französischen Patentschrift 1404 966 ist ionische Derivate der tertiären Aminoalkyläther bereits ein Verfahren zur Beschichtung von Papier eines Amyloseprodukts verwendet werden. bekannt, bei welchem eine Überzugsmasse verwendet

wird, die im wesentlichen aus einer wäßrigen Dispersion eines Pigments und eines Stärkeprodukts besteht.

35 Bei diesem bekannten Verfahren wird aber ein

anderes Bindemittel verwendet als gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Bindemittel gemäß der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ober- französischen Patentschrift 1 404 966 handelt es sich flächenleimen einer Cellulosebahn unter Verwendung nämlich um eine kationische Stärke, welche durch des kationischen Derivates von Amyloseprodukten 40 Pyrolyse umgewandelt worden ist, während erfindungsmit mindestens 50 Gewichtsprozent Amylose. gemäß die Oberflächenleimung mit der wäßrigen

Papier und Pappe werden oft mit verschiedenen Dispersion eines kationischen Derivates von Amylose-Mitteln geleimt, um ihre Festigkeit, ihren Widerstand produkten mit mindestens 50 Gewichtsprozent Amygegen Durchbohren und Abrieb sowie ihren Wider- lose erfolgt. Ein weiterer Unterschied zum Gegenstand stand gegen ein zu starkes Eindringen von Wasser, 45 der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die organischen Lösungsmitteln, öl, Druckfarbe und ver- Überzugsmasse gemäß der französischen Patentschrift schiedenen Arten wäßriger Lösungen zu erhöhen 1 404 966 obligatorisch ein Pigment enthält, was geebenso wie ihre Glattheit und ihr Aussehen zu ver- maß der vorliegenden Erfindung nicht zwingend ist.
bessern. Wenn Leime auf der Oberfläche einer fertigen Im übrigen unterscheidet sieb der Gegenstand der

Bahn oder eines fertigen Blatts aufgetragen werden, 50 französischen Patentschrift 1 404 966 vom Anmelum die Oberflächenfasern mit dem Papierkörper zu dungsgegenstand auch durch die zugrunde liegende verfestigen und die Blattoberfläche zu verändern, Aufgabenstellung. Die französische Patentschrift spricht man von äußerem oder Oberflächenleimen. betrifft nämlich eine verbesserte Beschichtungsmasse Dieses Leimen ist zu unterscheiden vom inneren für Papier, während die Aufgabenstellung der vor-Leimen, bei dem Leime dem Papierbrei vor dessen 55 liegenden Erfindung in der Verbesserung der Ober-Formung zu einer Bahn zugesetzt werden. flächenleimung zu sehen ist. Bei der Oberflächen-Ais Oberflächenleime werden unter anderem ver- verleimung von Papier treten aber erheblich andeiswendet: übliche Stärken, Polyvinylalkohol, Cellulose- artige Probleme auf als bei der Papierbeschichtung,
derivate, Gelatine, tierische Leime, Proteine und ver- Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schiedene synthetische Polymere. Obwohl diese Stoffe 60 daher auf Grund der unterschiedlichen Aufgabenunter bestimmten Bedingungen wirksam sind, ist ihre stellung und des unterschiedlichen Lösungsweges aus Verwendung mehr oder weniger großen Beschrän- dieser Druckschrift nicht herleitbar,
kungen unterlegen. Zum Beispiel müssen häufig starke Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, Konzentrationen derartiger Leime verwendet werden. daß die Verwendung von Oberflächenleimen aus um die gewünschte Festigkeit und Abweisung von G5 kationischen Derivaten von Amyloseprodukten zur Flüssigkeiten zu erreichen. Da bekanntlich die Licht- Herstellung von Papier und Pappe führt, die stark undurchlässigkeit und Helligkeit des Grundpapier- verbesserte Eigenschaften zeigen. Derartige Leime blatts mit der Menge des aufgetragenen Leims ab- bewirken eine sehr gute Oberflächenfestigkeit sowie