DE1964664A1

DE1964664A1 - Verfahren zur Oberflaechenleimung von Papier mit modifiziertem Kolophonium

Info

Publication number: DE1964664A1
Application number: DE19691964664
Authority: DE
Inventors: Shuhei Ishibe; Kotaro Matsuo; Masakazu Nakajima; Yoshimitsu Nakamura
Original assignee: Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Arakawa Rinsan Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1968-12-27
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1970-07-09
Also published as: FR2027204A1; GB1258530A; SE367667B; DE1964664C3; DE1964664B2

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf ein ¥erfahren zur Oberflächenleimung von Papier, bei dem die. Oberfläche des aus einem Stoffbrei mit 0,2 bis 5 Gew.-$ Äluminiumsuiratgehalt (bezogen auf das Troökengewicht der Papiermasse) erzeugten Papiers mit einer wässrigen Dispersion eines Verseifungsproduktes von modifiziertem Kolophonium behandelt und das Papier danach getrocknet wird.

Es ist bekannt, daß Papier nach zwei verschiedenen Ver« fahren geleimt werden kann und zwar entweder durch innere oder Stoffleimung oder durch Öberfllohenleimung»

Bei der Stoffleimung wird dem Papierbrei im allgemeinen ein Leim auf Harzbasis zugesetzt« wie Modifiziertes Petrolharz, Kolophoniumseife oder das verseifte Additionsprodukt von Kolophonium und Maleinsäure un4 das Papier dann ausgehend von diesem Brei erzeugt·"Waoh diesem Verfahren kann ein Papier

(6)

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mit hohem Leimungsgrad und. verbesserten Eigenschaf ten gegenüber

finte oder Druckfarben erhalten werdien^ ;Je4Qch> getot eiri hoher Anteil des. eingesetzten: Harzes mit dem Wasser verloren ohne am der Papierfaser fixier m*

was dieses- ¥erfBlaren imwlrtsahaffciiehi raaafet. Wetter wir<l es

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Anstieg dep an der Papiei*fasep fixiepten Leiiraaenge

Bei der» Qfce:pflä.ehenleimung, bei der^, wie der Käme feesagt* ein lieimungSTOittel auf die Oberfläche des Papiers aufgebraeHt wird* kann dagegen nahezu das gesamte Leimungsmittel an der Papieroberfläohe haften» so daß dieses Verfahren vom wirtschaftlichen. Standpunkt aus betrachtet, weit günstiger zu sein scheint als die Stoffleimung und hoehgeleimtes Papier kann nach Wunsch auf einfache Weise erzeugt werden.

Bei Verwendung von Leimungsmitteln auf Harzbasis für die Oberflächenleimung neigen jedoch die Harzteilchen während des Betriebes zum Koagulieren und zur Abscheidung auf Walzen und Druckfilz sowie zur Erzeugung von Parbflecken auf dem resultierenden Papier· Diese als "Gummierung¹¹ bzw. "Verharzung" (gumup) bezeichnete Erscheinung ist für eine störungsfreie Oberflächenleimung außerordentlich hinderlich. Aus diesem Grunde werden für die Oberflächenleimung nur einige wenige Arten von Leimungsmitteln verwendet, wie Stärke oder Wachsemulsionen.

Mit Stärke werden jedoch wegen ihrer stark hydrophilen Eigenschaften nur schlechte Leimungsgrade erzielt, während das mit Wachsemulsion behandelte Papier Tinte bzw* Druckfarbe abweist und außerordentlich glatt und schlüpfrig wird* wegen der starken Wasserabstoßung und guten Schmiereigensehaften von Wachs. Die von der Stof fleimung her bekannten Kolophoniumseifen

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können für die Oberflächenleimung nicht verwendet werden.

Gemäß der US-Patentschrift 3 279 975 soll als Oberflächen« leimungsmittel ein spezielles modifiziertes Petrolharz verwendet werden» Aber auch bei diesem treten während der Oberflächenleimung Gummierungserscheinungen auf.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bislang kein ™

Leimungsmittel bekannt ist, bei dem bei der Oberflächenleimung keine Gummierungserscheinungen auftreten und das gleichzeitig dem behandelten Papier einen hohen Leimungsgrad wie auch ein gutes Verhalten beim Beschreiben oder Bedrucken verleiht, obwohl durchaus ein recht intensives Bedürfnis danach besteht, da die Oberflächenleimung ein an sich sehr günstiges Verfahren ist.

Ziel der Erfindung ist daher ein neues Leimungsverfahren unter Verwendung eines neuen Leims, mit dem ein Papier erzeugt werden kann, das einen hohen Leimungsgrad und gute Eigenschaften hinsichtlich des Bedrückens oder Besehreibens aufweist, bei | dem jedoch das unerwünschte Gummierungsphänomen nicht auftritt. Ein weiteres Ziel ist ein Verfahren unter,Verwendung eines Leimungsmittels bzw. Leims auf Harzbasis, mit dem bei minimalen Verlusten an eingesetztem Harz hochgeleimte Papiere erhalten werden können.

Bei der Entwicklung des neuen Verfahrens wurden zunächst an Hand von umfangreichen Voruntersuchungen folgende Feststellungen getroffen:

Bei den herkömmlichen Oberflachenleimungsverfahren, wie sie im Bottich, in der Leimpresse und auf dem Kalander statt-

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finden, steigt die Temperatur des Leimungsmittels bzw. -bades während des Betriebes an, da das Papier unmittelbar nach dem Trocknen noch warm mit dem Leim zusammengebracht wird; das in einem Leimungsmittel auf Harzbasis enthaltene"Harz neigt dann zur Hydrolyse und Koagulation unter Abscheidung an Walzen und Druckfilzen und es kommt zur Ausbildung von (Parb)Flecken auf der Papieroberfläche.

Koagulation und Abscheidung von Harzteilchen können ebenfalls auftreten, wenn das Leimungsmittel im Betrieb ungleichmäßig bewegt bzw. gerührt wird.

Ferner werden Aluminiumsulfat oder ähnliche in dem zu behandelnden Papier vorhandene saure Substanzen innerhalb der Leimungsmischung herausgelöst und reagieren mit dem Leimharz unter Bildung eines sich absetzenden unlöslichen Produktes..

Gummierungsphänomene sind also unvermeidlich, wenn nicht ein Leimungsmittel verwendet wird, das eine ausreichende Wärmebeständigkeit und Stabilität gegenüber mechanischer Bewegung und Säure aufweist. Ziel der Entwicklungsarbeiten war also ein Leimungsmittel mit entsprechenden Eigenschaften.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß das Verseifungsprodukt eines speziell modifizierten Kolophoniums eine hohe Wärmebeständigkeit und Stabilität bei mechanischer Bewegung und Säureeinwirkung, wie sie bei der Oberflächenleimung auftreten, aufweist und zu einem Papier mit einem hohen Leimungsgrad und ausgezeichnetem Verhalten gegenüber Tinte und Druckfarben führt> ohne daß die unerwünschten Gummierungserscheinungen während des Betriebes auftreten.

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Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist demgemäß dadurch gekennzeichnet,daß man als ver- ^ seiftes modifiziertes Kolophonium das Verseifungsprodukt eines zusammen mit einem mehrwertigen aliphatischen Alkohol teilveresterten Additionsproduktes von Kolophonium und &.,jb~ ungesättigter mehrbasischer aliphatischer Säure oder ihrem Anhydrid verwendet, wobei das teilveresterte Produkt eine Säurezahl von 90 bis 200, einen Erweichungspunkt von 90 bis " 180⁰G und einen auf die Gesamtzahl der im verwendeten mehrwertigen Alkohol enthaltenen Hydroxylgruppen bezogenen Gehalt an freien Hydroxylgruppen im Molekül von nicht mehr als 50$ aufweist.

.JLIs Kolophoniumausgangsmaterial werden beispielsweise KoIophoniumharZi, Holzkolophonium, Tollölkolophonium (toll oil rosin) und Kolophoniumderivate mit äthylenischen Doppelbindungen im Molekül verwendet, wie teilweise polymerisiertes Kolophonium, teilweise hydriertes Kolophonium und dergleichen. Das bevorzugt verwendete Kolophonium hat einen Erweichungspunkt von 60 bis 100°e und eine Säurezahl von 130 bis 180. |

Als '·£, f) -ungesättigte mehrbasische Säuren werden beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure, Itaoonsäure usw. sowie deren Anhydride verwendet« Am meisten bevorzugt wird Maleinsäureanhydrid. Beispiele für aliphatisohe mehrwertige Alkohole sind Glycerin, Pentaerythrit, Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Poiyäthylenglykol* Neopentylglykols T^imetliyloläthan und OJrimethylolpropan» Bevorzugt warden Glyaerln^ Beut aery thrit, Äfchyienglykol und Diäthylenglykol»

Einwertig© Alkohole können nioht an Stell,© der mehr« ■wertigen Alkohole verwendet werden» da sie"^u Hansen mit

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niedrigem Erweichungspunkt führen, die eine geringe Stabilität gegenüber mechanischer Bewegung und Säure aufweisen.

Nach einer der bevorzugten Verfahrensweisen zur Herstellung des modifizierten Kolophoniums gemäß der Erfindung wird das Kolophonium zunächst mit -^, β-ungesättigter mehrbasischer Säure zu dem entsprechenden Additionsprodukt umgesetzt. "Die Reaktion kann üblicherweise bei einer Temperatur =von 150 bis 220°C ausgeführt werden, und die x, fo -ungesättigte mehrbasische Säure öder deren Anhydrid können in Mengen von 15 bis 30 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Kolophonium verwendet werden. Das resultierende Additionsprodukt wird dann mit mehrwertigem Alkohol verestert.

• Die bevorzugte Temperatur für die Veresterung liegt üblicherweise im Bereich von 200 bis 270°C und die verwendete Alkoholmenge kann innerhalb eines weiten Bereiches entsprechend der Menge der zum Kolophonium hinzugefügten mehrbasischen Säure und den für das resultierende modifizierte Kolophonium geforderten Eigenschaften variieren. Der Alkohol muß jedoch in einer solchen Menge verwendet werden, daß das resultierende modifizierte Kolophonium nicht mehr als 50^ freie Hydroxylgruppen, bezogen auf die Gesamtzahl der im verwendeten Alkohol enthaltenen Hydroxylgruppen (nachfolgend als "Gehalt an freien Hydroxylgruppen") aufweist.

Das modifizierte Kolophonium gemäß der Erfindung - das am Ende verseift wird - kann auch dadurch erzeugt werden, daß zunächst mehrbasische Säure und mehrwertiger Alkohol miteinander verestert werden und der resultierende Ester dann mit Kolophonium unter Additionsreaktion beider Verbindungen miteinander umgesetzt wird.

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In jedem Fall ist es jedoch wesentlich, daß das resultierende (noch nicht verseifte) modifizierte Kolophonium eine Säurezahl von 90 bis 200, einen Erweichungspunkt von 90 bis 180⁰C und einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von nicht

mehr als 50Ji aufweist. · ·.

Die Säurezahl des erfindungsgemäßen modifizierten Kolophoniums ist kritisch und sollte innerhalb von 90 bis 200 · " liegen. Produkte mit geringerer Säurezahl zeigen nach der nachfolgenden Verseifung eine geringe Dispergierbarkeit in Wasser und geben Ausfällungen während der Lagerung, und bei Verwendung für die Papierleimung zeigen sie eine geringe Stabilität in bezug auf mechanische Bewegung, mit dem Ergebnis, daß Gummierungserscheinungen auftreten. Produkte mit höherer Säurezahl haben eine ungenügende Beständigkeit gegenüber mechanischer Bewegung und Wärme und mangelhafte Säurestabilität und es treten während des Betriebes ebenfalls Gummierungserscheinungen auf.

Bevorzugt wird eine Säurezahl im Bereich von 100 bis 180.

Der Erweichungspunkt des modifizierten Kolophoniums liegt im Bereich von 90 bis l80°C, wobei Werte von 100 bis 15O⁰C am meisten bevorzugt werden.

Obgleich das modifizierte Kolophonium wegen des verwendeten mehrwertigen Alkohols im Molekül freie Hydroxylgruppen aufweisen kann, sollte der Gehalt an freien Hydroxylgruppen nicht mehr als 50$ betragen. Je niedriger der Gehalt an freien Hydroxylgruppen ist, umso höher ist die Säurebeständigkeit des modifizierten Kolophoniumss bevorzugt wird ein Gehalt von unter

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Das resultierende modifizierte Kolophonium wird mit einer alkalisehen Substanz verseift und in Wasser dispergiert, wobei das gewünschte Oberflächenleimungsmittel bzw. die gewünschte Leimzusammensetzung erhalten wird. Die für die Verseifung verwendete alkalische Substanz ist beispielsweise ein anorganisches Alkali wie Natriumhydroxyd; Kaliumhydroxyd,, Natriumcarbonat etc. und Amine wie Ammoniak, Monoäthanolamin, Diäthanolamin, ™ Triäthanolamin usw.

Die Alkalimenge kann üblicherweise bei 80 bis 120$ der über die Säurezähl des modifizierten Kolophoniums berechneten stöchiometrischen Menge liegen. Tor der Verseifung kann das modifizierte Kolophonium in organischen Lösungsmitteln gelöst werden wie in Methanol, Äthanol, Isopropanol, see.-Bütylalkohol, Aceton u.dgl., um die Verseifung zu beschleunigen. Das organische Lösungsmittel kann in einer Menge von weniger als 100 Gew.-^ bezogen auf das Gewicht des modifizierten Kolophoniums verwendet werden.

Die Konzentration des verseiften Produktes im Leimungsmittel kann über einen weiten Bereich variieren, aber üblicherweise liegt sie innerhalb eines Bereiches von 10 bis 60 Gew.-#. Bei Verwendung für die Oberflächenleimung kann das Mittel mit Wasser auf den gewünschten Gehalt verdünnt werden. Diese Konzentration liegt dann üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-#. Zu der Mischung können verschiedenartige Additive, wie Sehaumgegenmittel und dergl., zugesetzt werden.

Nach dem erfindungs gemäß en Verfahren wird das so erhaltene Leimungsmittel auf die Oberfläche von Papier aufgebracht, das ausgehend von einem Papiermassebrei mit 0,2 bis 5 Gew,-# Aluminiumsulfat, bezogen auf das Trockengewicht der Papiermasse,

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_ Q —

erhalten wurde. In diesem Fall können alle herkömmliehen Qberflächenleimungsverfahren wie Bottichleimung, Leimpressenleimung und Kalanderlei'muhg beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Das Leimungsmittel gemäß der Erfindung kann kombiniert mit anderen herkömmlichen Oberflächenleimungsmitteln wie Stärke, Wachsemulsion u.dergl. auf die Papieroberfläche aufgebracht werden. Das vorliegende Leimungsmittel kann auf das ^ Papier in einer Menge von mehr als 0,05 g.» üblicherweise von 0,1

bis 3*0 S. Trockengewicht pro m auf das Papier aufgebracht werden. ^

Es folgen Beispiele zur Erläuterung der Erfindung. Alle nachfolgend in Teilen angegebenen Mengen sind Gewichts-teile.

Beispiel 1

(Herstellung von Leimungsmittel)

1000 Teile Kolophoniumharz mit einem Erweichungspunkt von 79⁰C und einer Säurezahl von 167 und 200 Teile Maleinsäureanhydrid wurden unter Rühren in einem Stickstoffgasstrom eine Stunde lang auf 210⁰C aufgeheizt zur Erzeugung eines Additionsproduktes aus Kolophonium und Maleinsäureanhydrid. Danach wurden I65 Teile Glycerin zugegeben und die Mischung vier Stunden lang auf 260°C aufgeheizt, wobsi ein partieller Ester des Additionsproduktes in Form eines gelben, durchsichtigen Harzes erhalten wurde. Der resultierende Ester hatte einen Erweichungspunkt von l42°C, eine Säurezahl von 112 und einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von 26$. * *

1000 Teile des resultierenden Esters wurden in 5OÖ Teilen

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Isopropanol bei 60°C gelöst, und zu der auf 50⁰C abgekühlten Lösung wurden 255 Teile 28j^iges Ammoniakwasser und 18OO Teile Wasser hinzugegeben. Die Mischung wurde eine Stunde lang gerührt, und es wurde eine braungefärbte transparente wässrige Dispersion erhalten. Die Dispersion wurde mit Wasser auf einen Peststoffgehalt von 30 Gew.-^ verdünnt.

Beispiel 2

(Herstellung von Leimungsmittel)

1000 Teile Kolophonium der gleichen Art wie in Beispiel 3 und 250 Teile Maleinsäureanhydrid wurden unter Rühren in einem Stickstoffgasstrom eine Stunde lang auf 210°C aufgeheizt zur Erzeugung eines Additionsproduktes von- Kolophonium und Maleinsäureanhydrid. Zu dem resultierenden Produkt wurden 99 Teile Pentaerythrit und 77 Teile Diäthylenglyköl zugefügt und die Mischung zwei Stunden lang auf 220⁰C aufgeheizt und-weiter drei Stunden lang auf 240°C, wobei ein Partialester des Additionsproduktes in Form eines gelben, durchsichtigen Harzes erhalten wurde. Der resultierende Ester hatte einen Erweichungspunkt von 13^°G, eine Säurezahl von 150 und einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von 5&·

1000 Teile des resultierenden Esters wurden mit I08 Teilen 28#igen Ammoniakwassers, 206 Teilen Diäthanolamin und 2500 Teilen Wasser versetzt und die Mischung 1,5 Stunden lang bei 6o°C gerührt, wobei eine durchsichtige, wässrige Dispersion lichtbrauner Färbung erhalten wurde. DIe^Dispersion--wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von JO Gew.-% verdünnt.

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- ii -

Beispiel 3

(Herstellung von Leimungsmittel)

1000 Teile Kolophonium der gleichen Art wie in Beispiel 1 und 296 Teile Fumarsäure wurden unter Hühren in einem Stickstoffgasstrom eine Stunde lang auf 210°C aufgeheizt, wobei ein Additionsprodukt von Kolophonium und Fumarsäure erhalten wurde. Danach wurden 324 Teile Diäthylenglykol zu dem Additionsprodukt hinzugegeben und die Mischung zwei Stunden lang auf 220 C aufgeheizt und weiter zwei Stunden lang auf 240 C, wodurch ein Partialester des Additionsproduktes in gelber, durchsichtiger, harzartiger Form erhalten wurde. Der resultierende.Ester hatte einen Erweichungspunkt von liO°C, eine Säurezahl von 105 und einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von 17$.

Zu 1000 Teilen des resultierenden Esters würden 168 Teile 28#iges Ammoniakwasser, 66 Teile Diethanolamin und 18OO Teile Wasser hinzugegeben und die Mischung 1,5 Stunden lang bei 60 C I gerührt, wodurch eine durchsichtige, wässrige-Dispersion von liehtbrauner Farbe erhalten wurde· Die Dispersion wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30 Gew*-# verdünnt.

Wärmestabilität, Beständigkeit in bezug auf mechanische Bewegung und Säurebeständigkeit der nach den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Leimungsmittel wurden nach den nachfolgend angegebenen Verfahren geprüft. Zum Vergleich wurden dieselben Prü- · fungen unter Verwendung der folgenden fünf Mischungen durchge*- führt:

a) Vergleichsmischung I

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Ein Partialester mit hoher Säurezahl wurde hergestellt durch einstündige Umsetzung von 1000 Teilen Kolophonium der ' · gleichen Art wie in Beispiel 1 mit 190 Teilen Fumarsäure in einem Stickstoffstrom bei 21O⁰C und dreistündige Veresterung des resultierenden Additionsproduktes mit 55 Teilen Glycerin bei 240°C. Der so erhaltene Partialester war ein gelbes, durchsichtiges, harzartiges Produkt und hatte einen Erweichungspunkt t' von 125⁰C, eine Säurezahl von 225 und einen Gehalt an freien ™ Hydroxylgruppen von 2j5#. 1000 Teile des Esters wurden unter Rühren mit 500 Teilen 28#igen Ammoniakwassers und I800 Teilen Wasser eine Stunde lang bei 60 C in Wasser dispergiert, wodurch eine braune, durchsichtige wässrige Dispersion erhalten wurde. Die Dispersion wurde mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 30 GeW.-% verdünnt.

b) Vergleichsmischung II ·

Ein Partialester mit hohem Gehalt an freien Hydroxylgruppen wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur daß 257 Teile Pentaerythrit und I88 Teile Diäthylenglykol als Wk. mehrwertiger Alkohol verwendet wurden und die Veresterung durch fünf Stunden langes Aufheizen der Mischung auf 220°C erfolgte. Der resultierende Partialester war eine gelbe, durchsichtige, harzartige Substanz und hatte einen Erweichungspunkt von 101°C, eine Säurezahl von II6 und einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von '55$. 1000 Teile des Esters wurden durch 1,5-stündlges Rühren mit 180 Teilen 28#igem Ammoniakwasser, 72 Teilen Diäthanolamin und 1800 Teilen Wasser bei 60°C in Wasser dispergiert. Die Dispersion wurde mit Wasser auf einen Feststoff gehalt von j50 Gew. -% verdünnt.

c) Vergleichsmischung III

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Es wurde eine 30 Gew. -% wässrige Dispersion von Kolophoniumseife durch Verseifung von Kolophoniumharz der gleichen Art wie in Beispiel 1 mit der äquivalenten Menge an Natriumhydroxyd erzeugt.

d) Vergleichsmischung IV .

Hergestellt wurde eine 30 Gew.-% wässrige Dispersion von verseiftem Kolophonium-Maleinsäure-Additionsprodukt durch einstündige Umsetzung von 1000 Teilen Kolophoniumharz der gleichen Art wie in Beispiel 1 mit 50 Teilen Maleinsäure bei 200⁰C und Verseifung des resultierenden Additionsproduktes mit der äquivalenten Menge Natriumhydro:ayd.

e) Vergleichsmischung V

Erzeugt wurde eine30 Gew.-$ wässrige Dispersion von modifiziertem Petrolharz durch fünfstündige Umsetzung von 1000 Teilen Petrolharz mit einem Erweichungspunkt von 75°C und einer Brom- | zahl von 35 mit 50 Teilen Maleinsäureanhydrid bei 200⁰C, Vermischen des resultierenden Produktes mit 10 Gew.«$ Kolophoniumharz und Verseifen der.Mischung mit der äquivalenten Menge Natriumhydroxyd ,

Durchgeführte Prüfungen?

■ 1) Beständigkeit bei Einwirkimg von Märra© und meßhanlsebei* ■ -* Bewegung« - - ^;

Die einzelnen ßHtt©l bawe Terglsiehsniechragen Wasser auf minen WeBtBtotfgehhit tob 1 ß©w_o«fl f@räitonfce Je

ecm dieser verdünnten Proben wurden in einen 500 ml-Becher gebracht und eine Stunde lang mit 5000 U/min unter Verwendung eines Homogenmischers (homomixer) gerührt, wobei die Temperatur der in einem warmen Wasserbad untergebrachten Proben bei 50°C gehalten wurde. Gemessen wurde die bis zum Anhaften des Harzes an der inneren Beeherwand verstrichene Zeit; die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt,

2) Säurebeständigkeit

Proben der einzelnen Leimungsmittel wurden mit Wasser auf einen Peststoff gehalt von 1 Gew.-^ verdünnt. Je 50 ecm der verdünnten Proben wurden mit 25 ecm einer 0,1 gew.-^igen Aluminiumsulf at lösung versetzt und 12 Stunden lang bei Zimmertemperatur zur Beobachtung von Ausfällungen stehen gelassen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle

Probe Leimungsmittel

2 3

5 6 7 8

Stabilität bei Erwärmung u. mechanischer Bewegung

Beispiel 1

Beispiel 2 Beispiel 5 Vgl.-Mischung I

Kein Effekt beobachtet

50 min

Vgl.-Mischung II Kein Effekt beobachtet Vgl.-Mischung III 20 min Vgl.-Mischung IV 15 min Vgl.-Mischung V 15 min Säurestabilität ^;

kein Effekt beobachtet

Abscheidung beobachtet

, , ' H It

H ' fl

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß die erfindungs- gemäßen Leimungsmittel (Proben 1 bis 3) insgesamt wärmebeständig und beständig gegenüber mechanischer Bewegung und Säureeinwirkung sind, während die₌ Probe Nr. 4, die (verseiftes) modifiziertes Kolophonium mit einer Säurezahl über 200 enthält, und die Probe Nr.^£ 5, deren modifiziertes Kolophonium einen Gehalt an freien Hydroxylgruppen von über 50$ aufwies, eine geringere Säurebeständigkeit besitzen. Die Proben 6 und 7 sind herkömmliche innere bzw. Stoffleimungsmittel auf Kolophoniumbasisj sie zeigen eine ungenügende Beständigkeit gegenüber Erwärmung, mechanischer Bewegung und Säureeinwirkung, Die Probe Nr. 8, die durch das in der US-Patentschrift j5 279 975 beschriebene Oberflächenleimungsmittel auf Petroleumbasis gebildet wird, zeigt ebenfalls eine geringe Beständigkeit gegenüber Wärme/ mechanischer Bewegung und Säure.

Beispiel.4 ■

(Oberflächenleimung)

Zu einem Papiermassebrei mit einer Papiermasse L-BKP von einem Zerkleinerungsgrad von JO SR wurden 0,2 Gew.-% (berechnet als Feststoff) eines Stoffleimungsmittels von verseiftem Additionsprodukt von Kolophonium-Maleinsäure (das gleiche wie Vergleichsmischung IV") zugesetzt und 2=,5 Gew.-% Aluminiumsulfat, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Papiermasse. Mit einer Pourdrinier-Papierherstellüngsmaschine wurde ausgehend von dem Papierbrei ein schwach geleimtes Papier mit einer Ge-

schwindigkeit von 200 m/min und einem Basisgewicht von 60 g/m hergestellt. Auf das unmittelbar nach dem Trocknen erhaltene Papier wurden Leimungsmittel gemäß den Proben 1 bis 8 mit einem Feststoffgehalt von 1 Gew.-^ in einer Feststoffmenge von 0,28

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2
g/m Papier durch eine Leimpresse aufgebracht und das Papier

dann bis zu einem Wassergehalt von 6 Gew.-^ getrocknet.

Diese Verfahrensweise wurde fortgesetzt,bis an den Innenwänden des Gefäßes, an Wal.zen, Druckfilzen oder Papier Gummierungserscheinungen beobachtet wurden; die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.

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Tabelle 2

Probe

Leimungsmittel Gummierung

1	Beispiel 1
2	Beispiel 2
	Beispiel 3
4	Vgl.-Mischung I
5	Vgl.-Msehg. II
6	Vgl.-Mschg. III
7	Vgl.-Mschg. IV
8	. Vgl.-Mschg. V

Im Verlaufe eines 24-stündigen kontinuier^ liehen Betriebes wurde kein Effekt beobachtet

ti

• I!

Abscheidung an Behälterwand und Walze nach 2 Std. Betrieb

Abscheidung an Behälterwand und Walze nach 1 Std. Betrieb

Abscheidung an Walze und Papier nach 1 Std. Betrieb

Abscheidung an der Walze nach Betrieb

Std.

CT) CD

.;-. ;'. 1984664

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen klar, daß bei kontinuierlicher Oberflächenleimung nur die erfindungsgemäßen Mittel (Proben 1 bis 3) von unerwünschten Gummierungserscheinungen freibleiben können.

Der Leimungsgrad" und das Verhalten des mit den, erfindungsgemäßen. Zusammensetzungen 1 bis 3 behandelten Papiers, werden ^ in Tabelle 3 gezeigt, in der zum Vergleich auch der Leimungs- grad und das Verhalten von Papier gegenüber Tinte gezeigt werden, das in der gleichen Weise wie oben mit 1 gew.~$iger wässriger Lösung von Getreidestärke bzw, 1 gew.-$igep wässriger Emulsion von Paraffi]
deIt worden war.

sion von Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 57,2⁰C behan-

Der Leimungsgrad wurde nach dem Stöckigt-Verfahren bestimmt und das Verhalten gegenüber Schreibtinte nach J, TAPPI Paper-pulp testing method No. 12, indem vier Längslinien und drei diese schneidende Querlinien auf dem resultierenden Papier gezogen wurden» wobei die parallelen Linien etwa 0,5 cm voneinander entfernt waren. Die Ergebnissei wurden gemäß der folgenden ä Einteilung ausgewertet: .

A: Die Linien zeigten keine Unscharfenj B: Sehr kleine Bereiche der Linien wurden unscharf;

C: Die Linien wurden in verschiedenen Bereichen unscharf, so als ob sie auf einer noppigen Oberfläche gezogen worden wären;

D: Die Linien sind über die gesamte Länge unscharf unter ■ Bildung dicker Linien. -

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengefaßt, in der zum Vergleich auch die bei unbehandeltem Papier erhaltenen Ergebnisse mit aufgeführt sind.

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Tabelle

196466 A

Leimungsmittel

Kontrollprobe
Beispiel 1
Beispiel 2
Beispiel 5
Stärke
Wachsemulsion

Leimungsgrad (sec.)

Verhalten gegenüber Tinte

unter 5 52,2 52,9 52,5 12,5 29,1

D A A A C

·# Bemerkung: Das mit Wachsemulsion behandelte Papier war so hoch wasserabstoßend, daß die Tinte nicht aufgenommen wurde oder die Linien unterbrochen und zu dünn waren, und es war daher unmöglich, diese Probe nach der angegebenen Klassierung auszuwerten,

•Man entnimmt den Tabellen 2 und 5/ daß das vorliegende Leimungsmittel dem damit behandelten Papier einen hohen
Leimungsgrad und ein gutes Verhalten gegenüber Schreibtinte verleihen kann und gleichzeitig bei Oberflächenleimungsverfahren keine Gummierungserscheinungen zeigt.

Beispiel 5
(Oberflächenleimung)

Das gemäß Beispiel 2 erhaltene Leimungsmittel wurde mit Getreidestärke in einem· Feststoffgewichtsverhältnis von 1 :

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-■21 -

gemischt und mit Wasser auf eine Peststoffkonzentration von 1 Gew.-% verdünnt. Mit diesem verdünnten Leim wurde eine Oberflächenleimung in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben ausgeführt, bei der die Menge des auf das Papier aufgebrachten Feststoffs in der in der nachfolgenden Tabelle 4 gezeigten Weise verändert wurde, Der Leimungsgrad und das Verhalten gegenüber Schreibtinte des resultierenden Papiers wurde in der gleichen Weise wie zuvor bestimmt\ die Ergebnisse \ sind in Tabelle 4 zusammengefaßt:

Tabelle 4

Menge anhaftenden Leimungsgrad Verhalten gegenüber Tinte Feststoffs (g/m²) (see.)

0,31 33,3 A

0,59 '3W A

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß bei Aufbringen des vorliegenden Mittels auf Papier in Kombination mit Stärke ein hoher Leimungsgrad und ein gutes Verhalten des resultierenden Papiers gegenüber Tinte gefunden wird» Das Mischungsverhältnis von erfindungsgemäßer Zusammensetzung zu Stärke, mit dem diese Wirkung erzielt wird, kann über einen weiten Bereich von 90 : 10 bis 1 : 99 (Feststoffgewichtsverhältnis) variieren»

009828/1636-

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Oberflächenleimung von Papier, bei dem die Oberfläche des aus einem Stoffbrei mit 0,2 bis 5 Gew.-% Aluminiumsulfatgehalt (bezogen auf das Trockengewicht der Papiermasse) erzeugten Papiers mit einer wässrigen Dispersion eines Verseifungsproduktes von modifiziertem Kolophonium behandelt ™ und. das Papier danach getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet , daß man als verseiftes modifiziertes Kolophonium das Verseifungsprodukt eines zusammen mit einem mehrwertigen aliphatischen Alkohol teilveresterten Additionsproduktes von Kolophonium und es β-ungesättigter mehrbasischer aliphatischer Säure oder ihrem Anhydrid verwendet, wobei das teilveresterte Produkt eine Säurezahl von 90 bis 200, einen Erweichungspunkt von 90 bis l8o°C und einen auf die Gesamtzahl der im verwendeten mehrwertigen Alkohol enthaltenen Hydroxylgruppen bezogenen Gehalb an freien Hydroxylgruppen im Molekül von nicht mehr als 50$ aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilveresterte Produkt eine Säurezahl von 100 bis l80 und einen Erweichungspunkt von 100 bis 150°C hat und im Molekül bezogen auf die Gesamtzahl der im verwendeten mehrwertigen Alkohol enthaltenen Hydroxylgruppen nicht mehr als 50$ freie Hydroxylgruppen aufweist.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ophonium einen Erweichungspi
Säurezahl von 130 bis I80 hat.

Kolophonium einen Erweichungspunkt von 60 bis IOO⁰C und eine

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die X, j^-ungesättigte mehrbasische aliphatisehe Säure bzw. deren Anhydrid durch Maleinsäure, Fumarsäure, Citraconsäure;, Itaconsäure oder Maleinsäure-, Citraconsäure bzw. Itaeonsäureanhydrid und insbesondere durch Maleinsäureanhydrid gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß der mehrwertige aliphatische Alkohol durch Glycerin, Pentaerythrit, Äthylehglykol, Diäthylenglykol, Polyäthylenglykol, Neopentylglykol, Trimethyloläthan oder Trimethylolpropan gebildet wird und insbesondere durch Glycerin, Pentaerythrit, Äthylenglykol oder Diäthylenglykol.

6. Papierleim zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt an modifiziertem Kolophonium, das entweder durch teilweise Veresterung von einem Additionsprodukt von Kolophonium und

o<- j f·» -ungesättigter mehrbasischer aliphatischer Säure oder ihrem Anhydrid mit einem mehrwertigen aliphatischen Alkohol ä erhalten worden ist oder durch Adäitionsreaktion von Kolophonium mit einem Partialester aus -X, ^-ungesättigter mehrbasischer aliphatischer Säure oder deren Anhydrid und mehrwertigem aliphatischen! Alkohol.

009828/1636