DE1946471C3 - Verfahren zur Herstellung von holzschliffhaltigen Druckpapieren - Google Patents

Description

In der Papierindustrie ist man nicht nur bei der Papierherstellung, sondern auch bei dessen Weiterverarbeitung bestrebt, durch immer höhere Arbeitsgeschwindigkeiten die vorhandenen Maschinen noch besser auszunutzen. Bei der Weiterverarbeitung von Papier sind fast immer Verfahren zum Bedrucken beteiligt. Die Geschwindigkeit bei der Weiterverarbeitung wird vor allem dadurch bestimmt, ob neben dem DruckprozeQ noch weitere Vorgänge, wie Falten, Falzen, Kleben oder Kaschieren, ablaufen. In diesem Falle bestimmt der langsamste Prozeß die Verarbeitungsgeschwindigkeit. Daher ist es nicht verwunderlich, ^₀ daß man bei den reinen Druckverfahren die höchsten Arbeitsgeschwindigkeiten antrifft. Werden durch die hohen Druckgeschwindigkeiten bereits hohe Anforderungen an die Papierquaiität gestellt, so werden diese noch erhöht, wenn außerdem noch eine hohe Druckqualität gefordert wird. Eine erstklassige Druckwiedergabe ist nur auf gestrichenen oder oberflächenveredelten Papieren zu erzielen. Bei den Naturpapieren, d. h. Papiere, die keinen Oberflächenveredelungsprozeß erfahren haben, sind hinsichtlich der Druckqualität Grenzen gesetzt. Dennoch werden diese Papiere im größten Umfange für den Druck herangezogen. Sie dienen dem kurzlebigen und kurzfristigen Informationsfluß; hierfür seien Zeitungen, Zeitschriften und Kataloge als Beispiele genannt. Um die für diesen Verwendungszweck notwendige Voraussetzung der Billigkeit zu erfüllen, enthalten diese Papier in vorwiegendem Maße Holzschliff. Man erhält ihn direkt aus dem Holz durch Schleifen oder durch Wiederaufbereitung von holzschliffhaltigen Altpapieren.

Durch den Gehalt des Papieres an diesen kurzfaserigen Papierrohstoffen, erhalten diese billigen Papiersorten eine verhältnismäßig glatte Oberfläche wie sie bei reinen Zellstoffpapieren nicht erreicht wird. Die glatte Oberfläche ist für die gute Bedruckbarkeit wertvoll. <,_s Jedoch bringt der im Papier enthaltene Holzschliff auch Nachteile, die sich beispielsweise in einer verringerten Papierfestigkeit bemerkbar machen. Für die Drucktechnik ist die verminderte Zugfestigkeit nicht nachteilig, da man die Druckmaschinen diesen Gegebenheiten weitgehend anpassen kann. Ins Gewicht fallen aber bei der Druckverarbeitung vielmehr scheinbar nebensächliche Erscheinungen: Diese Papiere neigen stark zum Stauben, d. h. zur Abgabe feinster Faserbruchstücke, die im Papiergeffige nicht ausreichend verankert sind. Beim Massendruck im Rollendruckverfahren, bei dem direkt von der Papierrolle gedruckt wird, werden große Mengen Papier auf einmal verarbeitet Hierbei fallen erhebliche Staubmengen an, die eine Verschmutzung der Druckformen verursachen und daher periodische Stillstände der Druckmaschinen zur Reinigung Jer Formen erfordern.

Durch die mechanische Beanspruchung beim Druckvorgang in Richtung der dritten Dimension werden außerdem gebundene Fasern aus dem Papiergefüge herausgerissen, die laufend Fehldrucke verursachen, wenn sie sich an der Druckform festsetzen. Diese Erscheinung kann bei allen Druckverfahren auftreten, vor allem bei den lithographischen Flächendruckverfahren, wie dem Offsetdruck. Die mechanische Beanspruchung beim Druckvorgang wird noch dadurch erhöht, daß — durch den Trend zu hohen Druckgeschwindigkeiten — schnelltrocknende Drucktinten bevorzugt werden. Hierdurch werden von der Druckform verstärkte Zugkräfte auf das Papier übertragen.

Man hat versucht, diesen Schwierigkeiten durch verschiedene Maßnahmen zu begegnen. Beispielsweise wird das Papier mitunter auf der Papiermaschine vor dem Aufrollen bzw. auf dem Umroller beim Rollenschneiden in der Fläche und an den Schnittkanten durch staubsaugerartige Vorrichtungen staubfrei gehalten (Pulp & Paper Mag. of Canada 64 [ 1963], T 229 bis T 234. May). Solche vorbeugenden Maßnahmen sind zwar brauchbar, sie bringen jedoch naturgemäß keine durchgreifende Besserung, da die Papiereigenschaften selbst nicht geändert werden.

Als Maßnahmen, die Papiereigenschaflen zu verbessern, sind die Versuche zu nennen, bei denen auf das Papier an den verschiedenen Stellen der Papiermaschine Stärkederivate oberflächlich aufgetragen werden. Diese Maßnahmen sind jedoch nur dann erfolgversprechend, wenn man — wie bei der Oberflächenveredelung — relativ hohe Aufträge, d. h. mehr als I g/m² und Seite aufbringt, da andernfalls die Abdeckung lückenhaft und unvollständig ist. Diese Verfahren sind bei den Naturpapieren zu aufwendig, und die schnellaufenden Papiermaschinen für Naturpapiere sind im allgemeinen nicht für solche Oberflächenbehandlungen eingerichtet. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, durch Zusatz von chemischen Hilfsmitteln zur Fasersuspension eine verbesserte Feinstoff- und Faserbindung im Blatt zu erzielen. Die hierfür verwendeten Stärken zeigen jedoch keine gute Retention und keine ausgeprägte Verbesserung der Faserbindung in der dritten Dimension (Rupffestigkeit). Kationische Stärkederivate zeigen zwar eine bessere Retention, jedoch ist die erreichte Rupffestigkeit nicht wesentlich besser als bei der Verwendung von nichtmodifizierter Stärke.

Von der Erkenntnis ausgehend, daß die Bindung im Papiergefüge in erster Linie auf Wasserstoff-Brückenbildungen zurückzuführen ist, hat man folgerichtig hochquelifähige Polysaccharide vom Typ der Mannogalaktane, z. B. der Guarschote (Caynopsis tetragonoloba) oder dem Johannesbrotbaum (Ceratonia siliqua) verwendet. Wegen der schlechten Retention dieser Mittel müssen Mengen bis zu 1,5 Gew.-%, bezogen auf den

Faserstoff, eingesetzt werden. Diese Mittel erhöhen zwar die Rupffestigkeit deutlich, sie haben aber auch Nachteile:

a) sie vermindern die Entwässerungsgeschwindigkeit der Fasersuspension auf dem Papiermaschinensieb, d.h. die Papiermaschinengeschwindigkeit muß zurückgenommen werden, mit der Folge einer verringerten Produktion;

b) diese Quellstoffe, die als Schutzkolloide anzusprechen sind, beeinträchtigen die Abwasserklärung. Dies ist ein schwerwiegender Nachteil bei den heute strengen Forderungen der Wasserreinhaltung.

Aus der FR-PS 14 42 792 ist bekannt, bei der Papierherstellung dem Papierbrei Mannogalaktane und Polyäthyleniminderivate zuzusetzen. Bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Mannogalaktans wird jedoch nur eine geringe Menge eines Polyäthyleniminderivatts verwendet Obwohl gemäß der Lehre der genannten FR-PS alle Sorten von Fasern verarbeitet werden können, wird die Herstellung von holzschliffhalligen Druckpapieren dadurch nicht nahegelegt, weil dem Holzschliff wegen des Mehlstoffanteils eher Füllstoffcharakter als Fasercharakter zukommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von holzschliffhaltigen Druckpapieren aufzuzeigen, bei dem man Papiere erhält, die nicht so stark zum Stauben neigen wie die nach dem bekannten Verfahren hergestellten und die außerdem ein verbessertes Druckverhalten aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Herstellung der Faserstoffsuspension in beliebiger Reihenfolge, jeweils bezogen auf trockenen Faserstoff, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Mannogalaktane (a) und 0,005 bis 0,3 Gew.-% eines Polyäihyleniminderivates (b), das auch im sauren pH-Bereich wirksam ist, in einem Verhältnis von 100 Gewichtsteilen (a) zu 100 bis 5 Gewichtsteilen (b), gerechnet als Feststoff, zugesetzt werden.

Als Polyäthyleniminderivate kommen nur solche in Betracht, die auch im sauren pH-Bereich Flockungseigenschaften besitzen, die Retention von Faser- und Füllstoffen und die Entwässerung bei der Blattbildung verbessern. Solche Polyäthyleniminderivate werden z. B. durch Pfropfpolymerisation von Äthylenimin auf basische Kondensationsprodukte aus Alkylenpolyaminen, aliphatischen Dicarbonsäuren und gegebenenfalls cyclischen Lactamen oder ω-Aminocarbonsäuren und folgender Vernetzung des Pfropfpolymerisates mit bifunktionellen Verbindungen erhalten. Die Herstellung dieser Polyäthyleniminderivate wird in der deutschen Patentanmeldung P 18 02 435.6 beschrieben.

Je nach den gewünschten Erfordernissen kann das Mengenverhältnis von Mannogalaktan zu dem PoIyäthyleniminderivat in weitem Maße variiert werden. Vorzugsweise wendet man je 100 Teile Mannogalaktan (a) 100 bis 5 Teile Polyäthylenimindenvat (b) (gerechnet als Feststoff) an.

Bezogen auf atro Faserstoff gibt man diesem 0,105 bis 1,8 Gew.-%, vorzugsweise 0,12 bis 1,65 Gew.-%, der Mischung aus (a) und (b) zu. Die Mischung besteht, bezogen auf atro Faserstoff, aus 0,1 bis 1,5 Gew.-% Mannogalaktan (a) und 0,005 bis 0,3 Gew.-% des Polyäthyleniminderivates (b), vorzugsweise aus 0,1 bis 1,5 Gew.-% (a) und 0,02 bis 0,15 Gew.-% (b).

Die Mittel gemäß der Erfindung können dem Stoffbrei getrennt als Lösungen zugesetzt oder vor dem Zusatz als wäßrige Lösungen miteinander vermischt und als Mischung zudosiert werden. Die Komponenten (a) und (b) werden dem Stoffbrei zweckmäßigerweise in Form ihrer wäßrigen Lösung zugesetzt, die 0,5 bis 2, vorzugsweise 0,5 bis 1, Gew.-% Mannogalaktan und/oder 0,01 bis 0,5, vorzugsweise 0,05 bis OA Gew.-% des Polyäthyleniminderivates, gerechnet als Feststoff, enthält Die Wirkung der Mischung aus (a) und (b) wird auch dann erzielt, wenn ein in Wasser schwer lösliches Mannogalaktan (a) zum Aufschluß zusammen mit dem

ι ο Polyäthylenimindenvat (b) gekocht wird.

Das Abwasser zeigt bei der Verwendung der Kombination eine Klärung, die besser ist als bei der Arbeitsweise mit oder ohne Mannogalaktan und unterscheidet sich praktisch nicht von einer Klärung mit dem Polyäthyleniminderivat allein. Die Klärung wird noch dadurch unterstützt, daß das Siebwasser bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Kombination einen wesentlich verringerten Feststoffanteil aufweist. Dieser Vorteil zeigt sich sowohl bei der Abwesenheit wie auch bei der Anwesenheit von mineralischen Füllstoffen.

Beispiel 1

Auf einer Papiermaschine wurde bei 700 m/Min.

Zeitungsdruckpapier für Rollenoffsetdruck mit 52 g/m² gefahren. Im Vergleich zu Zusätzen von nur 0,1 bzw. 0,2% eines handelsüblichen Mannogalaktans wurde ein Versuch mit nur 0,1% Mannogalaktan und 0,25% eines Polyäthyleniminderivates in 20%iger Lösung (= 0,05% Festsubstanz) gefahren. Um vergleichbare Versuchsbedingungen zu haben, wurde die Maschinengeschwindigkeit konstant gehalten. Die erhaltenen Papiere wurden auf dem IGT-Tester (Institut für graphische Technik, Amsterdam) auf Rupfverhalten mit der Prüftintc 700 N (Hersteller: Käst & Ehinger, Stuttgart-Feuerbach) untersucht. Das Papier aus dem Versuch mit dem modifizierten Polyäthyleniminderivat weist einen wesentlich höheren Rupfwiderstand auf als das Vergleichspapier. Bei dem Versuch mit dem Polyäthyleniminderi- vat wanderte die Wasserlinie um drei Saugerkästen zurück in Richtung zum Stoffauflaufkasten, d. h., die Papiermaschine hätte noch beschleunigt werden können. Der Faseraoffeintrag bei diesem Versuch bestand aus 80% Holzschliff und 20% ungebleichtem Sulfitzellstoff.

Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle

Mittelwerte von Betriebsdaten und Pupierpriifwerten während der Versuchsarbeiten mit Mannogalakuin und Polyäthyleniminderivat bei h'h-Druckpapier für Rollen-SS offset

llilfsinilld /iisai/e

("/ii lic/, auf iilni I ascisloH):

	Flüchengewicht	Miinnogal-	0.2	I	52	0.1
do	<>S Aschegehalt im Papier	aklan (a) 'Vn			5,5
	PM-Geschwindigkeit	ilL-rival (h) 'Vo"]	bb5
Trockengehalt		J9.5
Einlauf Trockenpartie	g/lll-	52
%	5,5
m/min	700
%	41.0

	5	1	9 46	471	6	Faserstoff)	0.1
						0.2
1-"OrISCtZiItIg	Hilfsmittel-Zusätze				Hilfsmittel /usäl>		0.05
	(% bc/. auf atm I				("Ai bez. auf atro	—
	Mannogul-	ase-stoff)			Maniiogal-		0,05
	aklan (a) % l'olyäthylc'i'min-	0.2	0.1 5		aklan (a) %	0,17
	derival (b) %*)		0.05		Polyäthylcnimin- dcrival (b) %')
	g/l						3500
Stoffauflauf: Feststoff		6,5	5.6 ίο		g/l	3300	1400 2450
Asche	°SR	13.3	8,4	Stoffänger-Klarwasser: Feststoff		1200 2250
Mahlgrad	—	74	68	Papier-Prüfwerte:
pH-Wert		4,7	4,7	Reißlänge:	m		180
Siebwasser:	g/i			längs	m m	70	190
Feststoff	o/o	3,0	2,0 '5	quer mittel		90
Asche		24,6	14.5
Stoffänger-Einlauf:				Kupffestigkeil:	mm
(Sedimentation)	g/l			(IGT-Gerät) OS	mm
Feststoff		1,0	0,4 20	SS
Asche		40,5	25,0		*) Gerechnet als Festsubstanz.
			Beispiel 2

Ein Papier aus 75% Holzschliff und 25% ungebleichtem Sulfitzellstoff wurde bei pH 5,8 mit 680 m/Min, auf der Papiermaschine unter Zusatz von 0,3°/c Mannogalaktan und 0,1 Gew.-% eines Polyäthyleniminderivates

(gerechnet als Festprodukt) hergestellt. Ein Vergleichs- 30 tuches.

papier mit 1,2% Mannogalaktan konnte nur mit 630 m/Min, gefahren werden. Bei der Weiterverarbeitung im Offsetdruckverfahren zeigte das erste Papier eine wesentlich geringere Verschmutzung des Gummi-

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von holzschliffhaltigen Druckpapieren mit verbessertem Druckverhai- s ten und vermindertem S'auben durch Zugabe von hochquellfähigen Polysacchariden vom Typ der Mannogalaktanen zur Stoffmischung, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung der Faserstoffsuspension in beliebiger Reihenfolge, jeweils bezogen auf trockenen Faserstoff, 0,1 bis 1,5 Gew.-% Mannogalaktane (a) und 0,005 bis 03 Gew.-% eines Polyäthyleniminderivates (b), das auch im sauren pH-Bereich wirksam ist, in einem Verhältnis von 100 Gewichtsteilen (a) zu 100 bis 5 Gewichtsteilen (b), gerechnet als Feststoff, zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoffbrei, bezogen auf atro Faserstoff, 0,1 bis 1,5 Gew.-% (a) und 0,02 bis 0,15 Gew.-% (b), gerechnet als Feststoff, zugesetzt werden.