DE2031293A1

DE2031293A1 - Verfahren zum Leimen von Papier

Info

Publication number: DE2031293A1
Application number: DE19702031293
Authority: DE
Inventors: Peter Getchell Wilmington Del. Bither (V.StA.)
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1266829A; DE2031293B2; NL148667B; BE752361A; AU433656B2; NL7009215A; CH511329A; AU1667870A; FR2094462A5

Description

PATENTANWÄLTE

CT)' / &~ (7)· ί / ///-ff

PATENTANWALT DIPL.-ING. R. MOLLER-BDRNER PATENTANWALT DJPL-ING. HANS-H. WEY B E RLI N-DAHLEM 33 . PODBIELSKlALLEE 48 " 8 MÜNCHEN 22 · Wl D E N MAYE R STR AS S E 49 TEL. 0311 . 762907 · TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0184057 TEL. 0811 · 22S585 . TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0524244

München, den 24. Juni 1970

23 565

HERCULES INCORPORATED/ Wilmington, Delaware (USA)

Verfahren zum Leimen von Papier

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Leimen von Papier, insbesondere auf ein solches, bei dem eine Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium bei einem pH-Wert von etwa 6 bis etwa 7,5 verwendet wird.

Leimemulsionen mit großer Menge an freiem Kolophonium, d.h. Leime auf Kolophoniumbasis, bei denen die Menge an in der Emulsion vorliegendem unverseiftem Kolophonium gewichtsmäßig etwa 80 bis etwa 98 %, bezogen auf Gesamtfeststoffe, beträgt, sind bereits bisher in Verbindung mit Alaun zum Leimen von Papier verwendet worden. Bisher war es zum Erzielen einer guten Leimung notwendig, das Leimen in einem System mit einem pH-Wert von etwa 4,5 durchzuführen. Die Verwendung eines stark sauren Systems zum Leimen von Papier ist nicht immer wünschenswert. Unter sauren Bedingungen hergestelltes Papier entwickelt wenig Trockenfestigkeit und ist über eine Reihe von Jahren in bezug auf Festigkeit wenig dauerhaft. Darüber hinaus führt die Anwendung eines sauren Systems zur' Säurekorrosion der Papierherstellungsmaschinen. 109853/1591

" ² " . 2031291-;

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum ' -Leimen von Papier mit große Mengen freies Kolophonium enthaltenden Leimemulsionen bei einem pH-Wert von etwa 6 bis etwa 7,5· Erfindungsgemäß geleimtes Papier hat eine erheblich verbesserte Dauerhaftigkeit und ausgezeichnete Leimungseigenschaften. Insbesondere besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß zu einer wässrigen Papierbrdisuspension mit einem pH-Wert von etwa 6 bis etwa 7,5 etwa 0,15 % bis etwa 2 % einer eine große Menge freies Kolophonium enthaltenden Leimemulsion, die, ausgedrückt durch den Prozentsatz an nichtverseiften verfügbaren Carboxylgruppen, etwa 80 bis 98 % unverseiftes Kolophonium enthält, sowie etwa 0,15 % bis etwa 0,5 % Alaun und etwa 0,01 % bis etwa 0,25 % eines wasserlöslichen kationischen Polyamine mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 1000 zugesetzt werden, wobei der pH-Wert der Suspension zwischen etwa 6 und etwa 7,5 gehalten wird, und daß der Papierbrei zu Bögen verformt wird. Die Prozentsätze der zugesetzten Komponenten sind Gewichtsprozente und bezogen auf das Papierbreitrockengewicht· Die eine groß· Menge freies Kolophonium enthaltende Leimemulsion und das Alaun werden einer Aufschlämmung mit einer Konsistenz von etwa 1,5 % bis etwa 3 % zugesetzt.

Bevorzugte Leimemulsionen mit großer Menge an freiem Kolophonium, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, sind wässrige Suspensionen, die gewichtsmäßig aus etwa 70 % bis etwa 55 % Wasser und aus etwa 30 % bis etwa 45 % Stoff auf Kolophoniumbasis bestehen. Der Stoff auf Kolophoniumbasis besteht gewichtsmäßig aus (A) 0 bis etwa 95 % Kolophonium und (B) aus 100 % bis etwa 5 % eines Addukte (Reaktionsprodukts) aus Kolophonium und einer sauren, die -C-C-C-O-Gruppe enthaltenden Verbindung. Die Menge an angelagerter saurer Verbindung beträgt, bezogen auf das Gewicht des Stoffes auf Kolophoniumbasis, etwa 2 bis etwa 12 %.

109853/1591 ORfGlNAL INSPECTED

Eine kleine Menge an Stoff auf Kolophoniumbasis ist mit Alkali verseift, und eine relativ große Menge ist unverseif t. Die Menge an unverseiftem Stoff auf Kolophoniumbasis, die in den Leimemulsionen mit großer Menge an freiem Kolophonium vorliegt, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, ausgedrückt als Prozentsatz der verfügbaren, nichtverseiften Carboxylgruppen, beträgt von etwa 80 % bis etwa 98 %. Der Stoff liegt in Form von fein verteilten Teilchen vor, von denen die meisten kleiner als etwa 5 Mikron sind. Die Leimemulsionen mit großer Menge an freiem Kolophonium können eine kleine Menge an Hilfsemulgatoren u. dgl·, wie beispielsweise Casein, enthalten.

Die unter (A) genannte Kolophoniumkomponente kann jties beliebige handelsübliche Kolophonium sein, wie Holz-, Gummi- oder Tallö!kolophonium oder ein Gemisch aus diesen im Rohzustand oder in gereinigter Form. Teilweise oder weitgehend vollständig hydrierte Kolophoniumarten und polymerisierte Kolophoniumarten können ebenso wie Kolophonium, das eine die Kristallisation unterdrückende Behandlung durchgemacht hat, wie eine Wärmebehandlung oder eine Umsetzung mit Formaldehyd, sowie Gemische daraus verwendet werden.

Das Addukt (Reaktionsprodukt) aus Kolophonium und saurer, die -C-C-C-O-Gruppe enthaltender Verbindung wird durch Umsetzung von Kolophonium und saurer Verbindung bei erhöhten Temperaturen von etwa 150 bis 210° C durch bekannte Methoden erhalten. Methoden zur Gewinnung diese Addukte (Reaktionsprodukte) sind in den USA-Patentschriften 2 628 918 und 2 684 300 beschrieben. Diese Addukte (Reaktionsprodukte) werden in der einschlägigen Technik als "Diels-Alder-Reaktionsprodukte", als "Kolophonium-Addukte", als "Addukte" und als "verstärktes Kolophonium" bezeichnet.

Beispiele für saure, die -C-C-C-O-Gruppe enthaltenden Ver-

IfI

bindungen, die zur Gewinnung der Addukte verwendet werden

109853/159 1

ORIGINAL INSPECTED

2031^93

können, sind die ^»^-ungesättigten mehrbasischen organischen Säuren und ihre Anhydride. Spezifische Beispiele dafür sind Fumarsäure, Maleinsäure, Acrylsäure, Maleinanhydrid, Itaconsäure, Itaconanhydrid, Citraconsäure und Citraconanhydrid·

Das zur Gewinnung des Addukts verwendete Kolophonium kann jedes beliebige übliche Kolophonium, wie Holz-, Gummi- oder Tallölkolophonium oder ein Gemisch aus diesen im Rohzustand oder in gereinigter Form sein. Polymerisiertes Kolophonium und teilweise hydriertes Kolophonium kann ebenso verwendet werden wie Kolophonium, das zur Unterdrückung der Kristallisation behandelt wurde· Es ist auch möglich, als Komponente (B) ein Addukt zu verwenden, das nach seiner Ausbildung weitgehend vollständig hydriert worden ist.

Das verseifte Material auf Kolophoniumbasis ist vorzugsweise die Kalium- oder die Natriumseife.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird in Verbindung mit der Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium eine spezifische und kritische Menge eines wasserlöslichen, cellulose-substantiven, kationischen Polyamine mit einem Molekulargewicht von mehr als etwa 1000 verwendet.

Geeignete kationische Polyamine sind Polyäthylenimin und andere wasserlösliche Polymere mit einem beträchtlichen Anteil an -CH₂CH₂NH-Bindungen, wasserlösliche kationische Stärke, Polyvinylamin, polymere tertiäre Amine, wie beispielsweise Polyvinylpyridin, Poly-N-methyl-pyridiniumcblorid und Harnstoff-Formaldehyd-Polyalkylen-Polyamin-Naßfestigkeitsharze für Papier, wie sie in der USA-Patentschrift 2 554 475 beschrieben sind.

Die oben erwähnte kationische Stärke ist wasserlösliche Stärke, die eine ausreichende Menge an kationischen

109853/1591

"⁵ " 2031?93

Aminogruppen, quaternären Ammoniumgruppen oder anderen kationischen Gruppen aufweist, um die Stärke insgesamt cellulose-substantiv zu gestalten*

Kationische Polyamine mit einem Molekulargewicht von mehr als 1000 sind zu bevorzugen, weil sie im allgemeinen eine größere Wirksamkeit pro Gewichtseinheit aufweisen. Desgleichenast es noch zweckmäßig, daß das Polymere mindestens eine Aminogruppe (primäres, sekundäre, tertiäres oder quaternäres Ammonium) pro Jeweils 10 Kohlenstoffatome darin aufweist, so daß das Polymere stark kationische Eigenschaften besitzt.

Erfindungsgemäß zu bevorzugen sind die wärmeaushärtenden wasserlöslichen Aminopolyamid-Epichlorhydrin-Harze, die in den USA-Patentschriften 2 926 116 und 2 926 154 beschrieben sind. Diese Harze sind wasserlösliche polymere Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und einem wasserlöslichen Aminopolyamid. Das Aminopolyamid ist wasserlöslich und wird durch Umsetzung einer Dicarbonsäure mit einem Polyalkylenpolyamid bei einem Molverhältnis von Polyalkylenpolyamid zu Dicarbonsäure von etwa 0,8:1 bis etwa 1,4:1 erhalten.

Besonders geeignete Dicarbonsäuren sind Diglykolsäure und gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure und Sebazinsäure.

Andere geeignete Dicarbonsäuren sind Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Glutaconsäure, Citraconsäure und Mesaconsäure.

Die verfügbaren Anhydride der vorstehenden Säuren können zur Gewinnung des wasserlöslichen Aminopolyamids ebenso verwendet werden wie die Ester der Säuren. GewünschtenfalIs

109853/1591

ORIGINAL INSPECTED

können zur Gewinnung der wasserlöslichen Aminopolyamide auch Gemische aus zwei oder mehr Dicarbonsäuren, ihren Anhydriden und/oder ihren Estern verwendet werden.

Eine Anzahl von Polyalkylenpolyaminen, einschließlich PoIyäthylenpolyaminen, Polypropylenpolyaminen, Polybutylenpolyaminen u· dgl·, ist anwendbar» Polyalkylenpolyamine sind darstellbar als Polyamine, bei denen die Stickstoffatome durch Gruppen der Formel »C H₂- miteinander verbunden sind, wobei η eine kleine ganze Zahl ist, die größer als die Einheit ist, und wobei die Anzahl solcher Gruppen in dem Molekül von zwei bis ztjetwa acht reicht« Die Stickstoffatome können an benachbarte Kohlenstoffatome der Gruppe -GJHon" oder an weiter entfernt liegende Kohlenstoffatome gebunden sein, nicht jedoch an dasselbe Kohlenstoffatom. Polyamine, wie Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin und Dipropyientriaaia, die in angemessen reiner Form erhalten werden können, sind für die Gewinnung der wasserlöslichen Aminopolyamide geeignet· Andere Polyalkylenpolyamine, die verwendbar sind, sind Methyl-bis(S-aminopropyl)-amin, Methyl-bis(2-aminoäthyl)amin,und 4,7-Dimethyltriäthylentetramin. Gewünschtenfalls können auch Gemische aus Polyalkylenpolyaminen eingesetzt werden.

Der Abstand einer Aminogruppe auf dem Aminopolyamid kann gewünschtenfalls vergrößert werden· Dies wird durch Substituieren eines Diamins, wie Athylendiamin, Propylendiamin, Hexamethylendiamin u. dgl, für einen Teil des Polyaikylenpolyamins durchgeführt· Zu diesem Zweck können bis zu etwa 80 % des PolyalkylenpolyamiRS durch eine molmäßig äquivalente Menge an Diamin ersetzt werden. Gewöhnlich ist ein Ersatz von etwa 50 % oder weniger angemessen.

Die bei der Durchführung der Umsetzung zwischen der Dicarbonsäure und dem Polyalkylenpolyamin angewendeten Temperaturen können bei Atmosphärendruck zwischen etwa 110° C bis zu etwa

109853/1591

INSPECTH

2031?93

250° C oder darüber liegen. Für die meisten Zwecke sind Temperaturen zwischen etwa 160° C und 210° C zu bevorzugen· Die Reaktionszeit beträgt üblicherweise von etwa 1/2 Stunde bis zu zwei Stunden. Die Reaktionszeit verändert sich umgekehrt mit den angewendeten Reaktionstemperaturen.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es angebracht, eine Menge an Dicarbonsäure zu verwenden, die zur weitgehend vollständigen Umsetzung mit den primären Aminogruppen des Polyalkylenpolyamins ausreichend ist, die jedoch nicht für eine nennenswerte Umsetzung mit den sekundären und/Wer den tertiären Aminogruppen ausreicht. Dies erfordert üblicherweise ein Molverhältnis von PoIyalkylenpolyaain zu Dicarbonsäure von etwa 0,9:1 bis etwa 1,2:1. Jedoch sind auch Molverhältnisse von etwa 0,8:1 bis etwa 1,4:1 anwendbar. Das Aminopolyamid, das auf die vorstehend beschriebene Weise erhalten wurde, wird mit Epichlorhydrin bei einer Temperatur von etwa 45° C bis etwa 100° C umgesetzt, vorzugsweise bei etwa 45° C bis 70° C, bis die Viskosität einer Lösung mit 20 % Feststoffen in Wasser von 25° C etwa 0 oder mehr der Gardner-Holdt-Skala erreicht hat. Diese Reaktion wird, damit sie maßvoll abläuft, vorzugsweise in wässriger Lösung vorgenommen. Eine Einstellung des pH-Wertes ist gewöhnlich nicht erforderlich. Da jedoch der pH-Wert während der Polymerisationsphase der Reaktion absinkt, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, Alkali zuzusetzen, um die gebildet· Säure zu binden. Wenn die gewünschte Viskosität erreicht ist, kann zum Einstellen des Feststoffgehaltes der Harzlösung auf eine gewünschte Menge, gewöhnlich von etwa 2 % bis 50 %, Wasser zugesetzt werden.

Bei der Aminopolyamid-Epichlorhydrin-Reaktion können bei. Verwendung von etwa 0,1 Mol bis zu etwa 2 Molen Epichlorhydrin für jede sekundäre oder tertiäre Aminogruppe des Aminopolyamids, vorzugsweise mit etwa 1 Mol bis etwa

109853/1591

ORIGINAL INSPECT©

"⁸ " 2031793

1,5 Molen Epichlorhydrin, zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden.

Als weiterer Reaktionsteilnehmer bei der Durchführung der vorstehenden Reaktion kann gewünschtenfalls ein monofunktionelles Alkylierungsmittel eingesetzt werden. Ein solches kann zunächst mit dem Aminopolyamid umgesetzt werden, wonach das Reaktionsprodukt aus Aminopolyamid und Alkylierungsmittel mit Epichlorhydrin umgesetzt wird. Das Alkylierungsmittel kann auch mit dem Aminopolyamid-Epichlorhydrin-Reaktionsprodukt umgesetzt werden. So kann beispielsweise Epichlorhydrin zu einer wässrigen Lösung des Aminopolyamids bei einer Temperatur von etwa 45 bis 55° C zugesetzt werden. Das Reaktionsgemisch wird dann auf etwa 50 bis 100° C erhitzt, vorzugsweise auf etwa 60 bis 80° C, in Abhängigkeit von der gewünschten Reaktionsgeschwindigkeit. Nach einer geeigneten Zeit bei dieser Temperatur, d.h. nach etwa 10 bis 100 Minuten, und vorzugsweise, wenn die Viskosität einer Lösung mit etwa 25 % Feststoffen bei 25° C von A bis B der Gardner-Holdt-Skala beträgt, zu welchem Zeitpunkt die meisten der Epoxygruppen des Epichlorhydrins mit den Aminogruppen des Aminopolyamids reagiert haben, wird ein monofunktionelles Alkylierungsmittel zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wird erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 60° C bis etwa 80° C, bis die Viskosität einer etwa 25 % Feststoffe enthaltenden Lösung bei 25° C mindestens A, vorzugsweise mindestens B bis C der Gardner-Holdt-Skala beträgt. Die Feststoff-Viskositäts-Beziehung kann durch direkte Umsetzung bei dem 25-%-Niveau und nachfolgende Verdünnung auf 25 % Feststoffe oder durch Umsetzung bei einem niedrigeren Niveau und nachfolgende Einengung bei weniger als 40° C und unter vermindertem Druch auf 25 % Feststoffe erhalten werden. Niedere Alkylester von Mineralsäuren, wie die Halogenide, Sulfate und Phosphate, substituierte Alkylhalogenide u. dgl. sind geeignete monofunktbnelle Alkylierungsmittel*- Beispiele für verwendbare Verbindungen sind Dimethyl-, Diäthyl- und Dipropy!sulfat,

109853/1591

ORIGINAL INSPECTED

"⁹" 2 O 31 ? 9 3

Methylchlorid, Methyljodid, Äthyljodid, Methylbromid, Propylbromid und die Mono-, Di- oder Triraethyl-,-ethyl- und -propylphosphate. Es können auch bestimmte aromatische Verbindungen, wie Benzylchlorid und Methyl-p-toluolsulfonat, verwendet werden. Die Menge an verwendetem Alkylierungsmittel sollte zum Umsetzen «it mindestens etwa 25 % der vorhandenen Aminogruppen ausreichen. Es können etwa O₁I Mol bis etwa 0,9 Mol an monofunktionellem Alkylierungsmittel für jede Aminogruppe verwendet werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Gewinnung des Leims mit großer Menge an freiem Kolophonium. Alle TiIe und Prozentsätze sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente, wenn es nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

630 Teile Fumarsäure werden bei erhöhter Temperatur an 3307 Teile Tallölkolophonium angelagert· Die Fumarsäure löst sich in dem Tallölkolophoniun und reagiert dadurch unter Bildung einer Reaktionsmasse· Die Reaktionsmasse oder das Reaktionsprodukt wird, nachdem weitgehend die gesamte Fumarsäure mit dem Kolophonium reagiert hat, zum Abkühlen auf Raumtemperatur (etwa 23° C) stehengelassen. Die Reaktionsmasse ist ein Gemisch, das aus nichtumgesetztem Kolophonium und Kolophonium-Fumarsäure-Reaktionsprodukt oder -Addukt besteht. Das Reaktionsprodukt enthält 16 % Fumarsäure, wovon weitgehend die gesamte Menge reagiert hat·

Beispiel 2

3750 Teile formaldehyebehandeltes Tallölkolophonium (Säurezahl 158) und 2250 Teile der Reaktionsmasse nach Beispiel 1 werden zur Bildung einer homogenen geschmolzenen Kolophoniummasse auf etwa 140° C erhitzt. Das geschmolzene Kolophonium wird langsam mit wässriger Natronlauge versetzt, die aus 30 Teilen Natriumhydroxid, gelöst in 90 Teilen Wasser, besteht. Anschließend wird eine aus 210 Teilen Casein, 1260 Teilen Wasser und 8^4 Teilen Natriumhydroxid bestehende

109853/1591

ORIGINAL INSPECTED

" ¹⁰ " 2031 ?93

Caseinlösung dem Gemisch zugegeben. Bmin wird das Gemisch mit 7900 Teilen Verdünimregswasser (Temperatur etwa 32° C) und einer Lösung von 100 Teilen Wasser und 15,7 Teilen des Natriumsalzes von Pentachlorphenol versetzte Auf diese Weise wird eine Leimeiiulsion mit großer Menge aa freien Kolophonium bereitet, die einen Feststoffgehalt von etwa 42,1 % und eine Säurezahl von etwa 76 hat.

Das folgende Beispiel erläutert die Gewinnung von wässrigen Lösungen von Aminopolyamid-Epichloraydrin-'Harz zur Verwendung nach der Erfindung_e Alle Teile und Prozentsätze sind Qewichtsteile und Gewichtsprozente, wenn es nicht anders angegeben ist.

Beispiel 3

225 Teile Diäthylentriaiain raid 108 Teile Wasser werden in ein Reaktionsgefäß eisageteacht und gerötet® Dazu werden zur Schaffung eines Gemisches 327 Teile Adipinsäure gegeben, wonach das Gemisch auf 165 bis 170° C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten wird, bis die Reaktion vollständig abgelaufen ist und sich ein wasserlösliches Amiuopolyamid gebildet hat. Dann werden 503 Teile Wasser zugegeben. Di© erhaltene Aminopolyamidlösung enthält 50 bis 52 % Feststoffe» Bas Aminopolyamid hat eine grundmolare Viskositätszahl bei 25° C von etwa 0,115 bis etwa 0,125· Zu 100 Teilen dieser Aminopolyamidlösung werden 395 Teile Wasser zugesetzt. Diese Lösung wird auf 50° C erhitzt, wonach 25,5 Teile Epichlorhydrin zugegeben werden» Das erhaltene Gemisch wird auf etwa 70° C erhitzt, bis es eine Gardner-Holdt-Viskosität von D bis E bei 25° C erreicht. Danach werden 181,8 Teile Wasser zugefügt, und die Aminopolyamid-Epichlorhydrin-Harzlösung wird auf Raumtemperatur fetwa 23° C) abgekühlt. Di® Lösung enthält etwa 10 % Feststoffe und hat eine Gardner-Holdt-Viskosität von C bis D.

Bei der Herstellung von Papier wird eine «ässtige Aufschlämmung von Papierherstellungsfasern, die gewichtsmäßig aus etwa 4 % bis etwa 8 % Papierbreifasern (Trockenbasis)

109853/1591

ORIGINAL JNSPECTgO)

2031793

bestehen, zur Schaffung einer geholländerten Aufschlämmung oder Grundmasse mit einem Mahlungsgrad von etwa 100 bis etwa 600 der Canadian-Standard-Mahlungsgradskala geholländert. Die geholländerte Aufschlämmung wird danachmit Wasser auf eine Konsistenz voiyetwa 1,5 % bis etwa 3 % verdünnt; dies bedeutet, daß die verdünnte Aufschlämmung nun gewichtsmäßig aus etwa 1,5 % bis etwa 3 % Papierbreifasern (Trockenbasis) besteht. Diese verdünnte Aufschlämmung wird anschließend zur Schaffung einer Papiermacheraufschlämmung, die aus etwa 0,2 % bis etwa 0,8 % Papierbreifasern (Trockenbasis) besteht, weiter mit Wasser verdünnt. Das hierzu verwendete Wasser ist gewöhnlich das gereinigte Wasser ("white water"), das von der Papiermaschine herkommt. Die so hergestellte Papiermacheraufschlämmung wird dann zu Papier verarbeitet. Verschiedene Additive, wie Leime u. dgl·, werden der Papiermacheraufschlämmung gewöhnlich verschiedenen Konsistenzen zugesetzt.

Zur Herstellung von Papierbreifasern mit gewünschtem Mahlungsgrad wird eine Vorrichtung, wie ein Holländer oder ein Zerkleinerer, verwendet. Die Grundmgsse mit gewünschtem Mahlungsgrad wird in einen Verweilbehälter übergeführt, wo sie auf die gewünschte Konsistenz (gewöhnlich etwa 1,5 % bis etwa 3 %) verdünnt wird. Die verdünnte Aufschlämmung wird in einen Maschinenkasten übergeführt und dann in einen Materialbehälter gepumpt, wo die Leimzusätze u. dgl. zugesetzt werden, und gründlich durchmischt. Diese behandelte verdünnte Aufschlämmung wird dann durch eine Reihe von Reinigungszentrifugen und Siebe geführt, wo Schmutz, Schlamm usw. entfernt werden. Diese gereinigte Grundmasse wird durch einen Kopfkasten der Papiermaschine zugeführt.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es zum Erzielen guter Leimungsergebnisse wichtig, daß die Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium und das Alaun der Papiermacheraufschlämmung oder -grundmasse

109853/1591

ORIQIMAL INSPECTED

" ¹² " 2 Q 31 ? 9 3

während des Papierherstellungsverfahrens an einem Punkt vor der Papierbahnausbildung zugesetzt werden, wo die Aufschlämmung eine Konsistenz von etwa 1,5 % bis etwa 3 % hat, d.h. wenn die Aufschlämmung gewichtsmäßig aus etwa 1,5 % bis etwa 3 % Papiermachesfasern (Trockenbasis) bestehtο Bas Alaun kann gleichzeitig mit dem Leim mit großer Menge an freiem Kolophonium im Gemisch - mit diesem oder auch getrennt vor oder nach dem Leimzusatz zugegeben werden.

Die Menge an eingesetzter Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium beträgt etwa 0,15 Gew.-% bis etwa 2 Gew,-% (Trockenbasis), bezogen auf das Fasergewicht (Trockenbasis), und die Menge an eingesetztem Alaun beträgt etwa 0,15 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew*-%, bezogen auf das Fasergewicht (Trockenbasis).

Das kationische Polyamin kann der Papiermacheraufschlämmung vor dem Zusatz der Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium und des Alauns oder danach und bei jeder Aufschläwaungskonsistenz zugegeben werden. Ss ist jedoch zweckmäßig, daß es nach dem Zusatz von Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium und von Alaun und an einem Punkt vor der Papierbahnausbildung zugegeben wird, wo die Aufschlämmung ine Konsistenz von etwa 0,2 % bis etwa 3 % hat«, Zum Erzielen guter Leimungsergebnisse beträgt die eingesetzte Menge an kationischem Polyamid etwa 0,01 Gew.-ft bis etwa 0,25 Gew.-%, bezogen auf das Fasergewicht (Trockenbasis). Gewünschtenfalls können jedoch auch größere Mengen zur Anwendung gelangen«

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Erfindung« tile Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente, wenn es nicht anders angegeben ist«,

109853/1B91

ORIGINAL INSPECTEO

" ¹³ " 2031?93

Baispiel 4

225 Teile mit Chlordioxid gebleichter weicher Kraftzellstoff wird in einen 4775 Teile Wasser mit einer Härte von Null Teilen pro Million und einer Basizität von 240 Teilen CaCO₃ pro Million (Methylpurpur) enthaltenden Holländer ©ingebracht. 0,6 Teile 98 %ige konz. H₂SO₄ werden zun Herabsetzen der Basizität auf etwa 140 Teile pro Million zugesetzt. Die säurebehandelte Grundmasse wird dann etwa eine Stunde lang in einem Holländer bei einer Belastung vora 37 Δ zur Bildung einer Grundmasse mit einel Matilungsgrad von etwa 500 der Canadian-Standard-Mahlungsgracäskala geholländert. Dann werden der Grundmasse I₉59 Teile CaCl₂ ⁹ 2 H₂O zusammen mit 0,4 Teilen konz. H₂SO₄ (98 %ig> zugesetzt« Diese behandelte Grundmasse wird dann in einen Misciakasten übergeführt und zur Bildung einer Grundmasse mit 2 sistenz mit Wasser verdünnt, das dieselben hat wie das in dem Holländer verwendete. Die erhaltene Papiermacnergrundmasse hat einen pH-Wert von 7,2, eine Härte von 100 Teilen CaCO₃ pro Million und eine Basizität von 150 Teilen CaCO₃ pro Million· Die Grundmasse wird dann vor ihrer Verarbeitung eine Zeitlang in einem Verweilbehälter gehalten. Die Grundmasse wird dann in einen kleinen Mischkasten (auch bekannt als Stoffkasten) gepumpt. 0,25 % des Leimmaterials nach Beispiel 2, bezogen auf das Trockengewicht der Papierbreifaser, und 0,25 % Alaun, bezogen auf das Trockengewicht der Papierfasern, werden gleichzeitig der Grundmasse zugesetzt, und die erhaltene Masse wird gründlich durchmischt. Die Grundmasse wird dann in einen zweiten Mischkasten gepumpt, wo sie erneut gemischt wird. Am Ausgang ^{aus dem} zweiten Mischkasten wird verdünnte Schwefelsäure (0,5 %ig) in einer Menge zugesetzt, die ausreicht, um den pH-Wert der Grundaasee auf etwa 6,5 einzustellen. Die behandelte Grundmasse wird dann zum Einlaß der Flügelpumpe geführt, wo sie ait gereinigtem Papiermaschinenwasser (white water) auf eine Konsistenz von etwa 0,4 % gemischt wird. An einer Stelle der Flügelpuap«nauslaßleitung, die unmittelbar hinter den Kopfkaaten liegt,

109853/1591

ORIGINAL INSPECTED

werden 0,1 % des Harzes aacli Beispiel 3 a«g©g©beffi_o Bio Papiergriindaiass© wird claan ζω Papierbahnen verarbeitet madl getrocknet» Die öttrclidS'iEigMmgsfeieständigkeit wird mit Test-= iärti© Nr» S₃ ©ines* wässriges Lösung_s <äi© g©wi<sfets®äili I_s0 % Ameisensäure Wiad I₉ ¹Js % Mapht&©]Lg3?to B

Oafeora maö J_eW. Sa¥is_s TAS¹Fi₈ ^₉ 42₉ 1953) bestirnt» ©i© ?cxjiiad@röag ä©s· Mclti?©£le2si©m suf 80 ?S d®s Auscs öse? BaSi3ä©si !!©^©adig© Z@it fös> dli© Faa'festofffc^as dieat ataa AMasir&e&iSii ä@s LoisragggEmeleSo Di©

1098S3/1581

Claims

Patentanspruch

/l.; Verfahren zum Leimen von Papier, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer wässrigen Papierbreisuspension mit einem pH-Wert von etwa 6 bis 7,5 gewichtsmäßig, bezogen auf Papierbreitrockengewicht, etwa 0,15 % bis etwa 2 % einer Leimemulsion mit etwa 80 bis 98 % an unverseiftem Kolophonium sowie etwa 0,15 % bis etwa 0,5 % Alaun und etwa 0,01 % bis etwa 0,25 % eines wasserlöslichen kationischen Polyamine mit einem Molekulargewicht von über etwa 1000 zugesetzt werden, daß der pH-Wert der Suspension zwischen etwa 6 und 7,5 gehalten wird und daß der Papierbrei zu Papierbahnen verarbeitet wird, wobei die Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium und das Alaun der Aufschlämmung bei einer Aufschlämmungskonsistenz von etwa 1,5 % bis etwa 3 % zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft die Leimemu).sion mit großer Menge an freiem Kolophonium und das Alaun vor dem Zusatz des Polyamine zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leimemulsion mit großer Menge an freiem Kolophonium eine wässrige Suspension von fein verteilten Teilchen ist, die gewichtsmäßig aus etwa 70 % bis etwa 55 % Wasser und aus etwa 30 % bis etwa 45 % Stoff auf Kolophoniumbasis besteht, daß der Stoff auf Kolophoniumbasis gewichtsmäßig aus O.bis etwa 95 % Kolophonium und 100 % bis etwa 5 % eines Reaktionsproduktes (Addukts) aus Kolophonium und einer sauren, die -OC-OO-Gruppe enthaltenden Ver-

t t ι
bindung ist, wobei die Menge an angelagerter saurer

10 9853/159 i

ORIGINAL INSPECTED

" ¹⁶ " 2 O ·Ί 1 ? 9 ?

Verbindung etwa 2 % bis etwa 12 % des Gewichts des Stoffes auf Kolophoniumbasis ausmacht, daß eine relativ kleine Menge des Stoffes auf Kolophoniumbasis verseift ist, wobei die Menge an unverseiftem Stoff auf Kolophoniumbasis, ausgedrückt durch den Prozentsatz an verfügbaren unverseiften Carboxylgruppen, etwa 80 % bis etwa 98 % beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamin ein potentiell wärmeaushärtendes wasserlösliches kationisches Aminopolyamid-Epichlorhydrin-Harz ist.

1098B3/1591

ORIGINAL IiMSPECTED