DE2039402B2 - Verfahren zur Herstellung von Papier - Google Patents

Description

5 000 000 und einem Hydrolysegrad von 10 bis 30% auf den Einfluß der Wasserstoff bindung der Carboxyl-

u einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent, gruppe zurückzuführen. Wenn beispielsweise die

Dezogen auf das Trocken-Fasergewicht. einverleibt Anzahl an Carboxylgruppen zu gering ist, ist die An-

nnd daß hierauf der Faserbrei zu einer Papierbahn zahl der Wasserstoffbindungen ebenfalls gering. In

oder einem -bogen ausgeformt wird. 5 einem solchen Fall wird es schwierig, eine durch das

Die Papierbahnherstellung auf einer Zylinderform- synthetische, schleimartige Material hervorgerufene, maschine geht wie folgt vonstatten: Die in einem gleichmäßige Verfilzung der Cellulosefasern aufrechtzylindrischen Bottich enthaltene Fasersuspension wird zuerhalten. Im Fall, daß die Anzahl an Carboxylauf die Oberfläche eines Zylinderlangsiebs gesaugt gruppen zu groß ist, läßt sich zwar im Hinblick auf die und bildet beim Rotieren des Zylinders auf seiner io Papierbahnherstellung noch ein gürstiges Ergebnis Oberfläche eine feuchte Papierbahn. Wenn ein syn- erzielen, die Neigung zum Ankleben an der Trocknerthetisches, schleimartiges Material mit ungenügender oberfläche wird jedoch stärker und ausgeprägter als Dispersions-, Antikörnungs- und Antisedimentations- der Einfluß auf die gleichmäßige Verfilzung. Insgewirkung auf die Faser verwendet wird, neigt die samt würde man hierbei eine negative Wirkung er-Cellulosefaser zum Abrutschen längs der Oberfl? ^e 15 halten.

eines zylindrischen Langsiebs, was als »Abwaschen· Wird ein Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht

bezeichnet wird. Dies hat die Bildung einer schlechten von weniger als 3 000 000, beispielsweise mit einem

Papierbahn zur Folge, was wiederum dazu führt, Molekulargewicht von etwa 2 500 000 verwendet,

daß das fertige Papier infolge von Stärkeunierschieden so läßt die Gleichmäßigkeit der gebildeten Papierbahn

zwischen s'rrken und dünnen Teilen ein streifenartig 20 trotz gesteuerten Hydrolysegrads des Polymeren oft-

gemusteries Aussehen erhält. ma's zu wünschen übrig. Obwohl sich in einem solchen

Die Verwendung eines synthetischen, schleimartigen Fall die Gleichmäßigkeit der gebildeten Papierbahn

Materials mit einer ausgezeichneten Dispersions-, manchmal durch Zugabe einer größeren Menge des

Antikörnungs- und Antisedimenlationswirkung auf synthetischen, schleimartigen Materials verbessern

die Faser ist nicht nur für eine Zylinderformmaschine 25 läßt, ist die Zugabe einer großen Menge an dem

notwendig, sondern selbstverständlich auch für eine synthetischen, schleimartigen Material aus wirtschaft-

Langsiebpapiermaschine zweckmäßig, um eine zu- liehen Gesichtspunkten unzweckmäßig,

friedenstellende Ausbildung einer gleichmäßigen, feuch- Das im Rahmen des Verfahrens gemäß der Er-

ten Papierbahn zu erreichen. findung als synthetisches, schleimartiges Material

Das »Abwaschen« läßt sich dadurch vermeiden, 30 verwendete Polyacrylamidteilhydrolysat läßt sich nach daß man c.e Bewegungsfreiheit der Cellulosefaser üblichen Verfahren herstellen. Es kann beispielsweise bis zu einem bestimmten Grad unterdrückt. Eine nach folgendem Verfahren erhalten werden:
Möglichkeit zur Bestimmung des Grades der Ein- In ein mit einem Rückflußkühler ausgestattetes schränkung bzw. Unterdrück; ng der freien Bewegung Gefäß wird eine wäßrige Lösung mit 3 bis 20 Gebesteht dann, daß man den Unterschied des Flüssig- 35 wichtsprozent an monomerem Acrylamid eingefüllt keitsspiegels im Inneren und außerhalb des Zylinders und unter Rühren sowie unter einer Stickstoffatmovergleicht. In der Regel gilt, daß das »Abwaschen« Sphäre und unter Verwendung von 0,01 bis 0,1 % mit zunehmendem Unterschied (im Flüssigkeitsspiegel) (bezogen auf das Gewicht des Monomeren) eines verschwindet. Persulfats oder von Wasserstoffperoxid als Kataly-

Es wurden verschiedene Substanzen auf ihre Eignung 40 sator oder unter Verwendung — falls erforderlich — als synthetisches, schleimartiges Material bei der einer Kombination dieser Verbindungen mit 0,01 Papierherstellung untersucht. Hierbei wurde folgendes bis 0,1 Gewichtsprozent Dimethylaminopropionitril, Verfahren zur quantitativen Bestimmung einer guten Triäthanolamin, Natnumthiosulfat, Natriumsulfit, Ei- oder schlechten Papierbahnbildung angewandt: Die sen(II)-sulfat u. dgl. als Redoxkatalysator bei einer Dicke des fertigen Papiers wurde an verschiedenen, in 45 Temperatur von 10 bis 50⁰C mehrere, d.h. bis zu regelmäßigen Abständen längs der Querrichtung des etwa 10 Stunden lang unter Bildung einer wäßrigen fertigen Papiers befindlichen Stellen gemessen; es Polyacrylamidlösung polymerisieren gelassen. Hierauf wurde ferner der Mittelwert solcher Messungen in wird die Lösung nach Zugabe von 10 bis 30 Molverschiedenen Abständen längs der Maschinenrichtung prozent eines kaustischen Alkalis pro Mol PoIydes Papiers bestimmt. Aus einer Reihe dieser Mittel- 50 acrylamid 2 bis 3 Stunden lang bei einer Temperatur werte wurde der Stärke- bzw. Dickeunterschied zwi von 50 bis 9O⁰C gerührt, wobei ein Teilhydrolysat sehen dem dicken Teil und dem dünnen Teil des des Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von Papiers erhalten. Dieser Unterschied diente als 3 000 000 oder mehr erhalten wird. Die in der geGrundlage für die Bewertung. Es hat sich gezeigt, schilderten Weise erhaltene wäßrige Polymerenlösung daß ein Polyacrylamid mit dem speziellen Molekular- 55 besitzt bei einer Konzentration von 5% eine Viskosigewicht und Hydrolysegrad eine hervorstechende tat von 100 000 bis 500 000 cP. Bei ihrer praktischen Fähigkeit zur Bildung einer feuchten Papierbahn Verwendung wird diese Lösung bis zu einer PoIyaufweist und zu guten Ergebnissen führt. Diese merenkonzentration von 0,001 bis 0,1% verdünnt. Erkenntnis lag der vorliegenden Erfindung zugrunde. Das erfindungsgemäß verwendete synthetische,

Wird ein Polyacrylamid mit einem Hydrolysegrad 60 schleimartige Material kann nicht direkt in einem mit

von weniger als 10% verwendet, so läßt die Gleich- Kolophonium geleimten Faserbrei verwendet werden,

mäßigkeit der gebildeten Papierbahn zu wünschen da in einem solchen Fall die Fasern so stark flocken,

übrig; bei Verwendung eines Polyacrylamide mit daß die Papierbahnherstellung unmöglich wird. Dieses

einem Hydrolysegrad von über 30 % kommt es zu Phänomen dürfte auf die Viskositätsabnahme zurück-

einem merklichen Ankleben der Papierbahn an der 65 zuführen sein, die durch die Überführung der PoIy-

Trockneroberfläche und zur Bildung von Trockner- acrylamidpolymerenkette in eine schraubenartig, kuge-

ausschuß. lige Form und den Einschluß von Fasern in das MoIe-

Die Wirkung des Hydrolysegrads ist anscheinend kül des synthetischen, schleimartigen Materials beim

Kräuseln dieser Moleküle zu einer schraubenartig, kugeligen Form bedingt ist. Zu einer derartigen Kräuselung bzw. Schrumpfung der Polyacrylamidkette kommt es, wenn der Überschuß an bei der Hydrolyse von als Fixiermittel für den Kolophoniumleim zugegebenem Aluminiumsulfat gebildeten Aluminiumionen mit den anionischen Carboxylgruppen des als synthetisches, schleimartiges Material verwendeten Polyacrylr.mids in Berührung gelangt.

Es wurden ferne^r Versuche durchgeführt, die durch die Anwesenheit überschüssiger Aluminiumionen bedingte Faserflockung auszuschalten. Bei diesen Untersuchungen zeigte es sich, daß sich die Faserflockung ausschalten läßt und das erfindungsgemäß als synthetisches, schleimartiges M.aerial verwendete Polyacrylamid auch bei der Papierbahnherstellung aus einem mit Kolophonium geleimten Faserbrei verwendet werden kann, wenn man das synthetische, schleimartige Material nach Zugabe eines zur Ausbildung eines Ionenkomplexes mit dem Aluminiumion unter Fixierung des Überschusses an fr -ien AI uminiumionen fähigen Komplexbildners oder nach Fixierung des Überschusses an Aluminiumionen durch Zugabe eines anionischen Polyacrylamidpolymeren einer Kettenlänge, die nicht lang genug ist, um einen vollständigen F inschluß von Fasern beim Übergang der Polymerenkette in eine schraubenartig, kugelige Form herbeizuführen, einsetzt.

Als Komplexbildner für die Aluminiumionen lassen sich Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Apfelsäure, Weinsäure und Zitronensäure, Dinatriumnitrilotriacetat, Dinatriumäthylendiamintetraacetat, Dinatrium - N - oxyäthyläthylendiamintriacetat, Dinatrium- 1,2-diaminocyclohexantetraacetat, Natriumsulfosalicylat und Natrium-Brenzkatechin-3,5-disulfonat u. dgl. einsetzen.

Obwohl die jeweilige Menge an dem verwendeten Komp' :x- oder Chelatbildner von der Menge an überschüssigen, freien Aluminiumionen abhängt, hat sich in der Regel die Zugabe von 0,05 bis 2 Mol Komplexbildner pro Mol Aluminiumsulfat als ausreichend erwiesen.

Zusätzlich zu dem vorstehend definierten Polyacrylamid kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Papierbrei auch ein relativ niedrigmolekulares Polymeres vom Acrylamidtyp, das den Überschuß an A'uminiumionen ebenfalls zu fixieren vermag, zugegeben werden. Hierbei handelt es sich um ein anionisches Polymeres vom Polyacrylamidtyp mit einem Molekulargewicht von weniger als 1 000 000 (im folgenden als »niedrigmolekulares Polymeres auf Acrylamidbasis« bezeichnet) verwendet werden. Bei diesem Polymeren handelt es sich nicht notwendigerweise um Polyacrylamid als solches, vielmehr kann ein Teil des Acrylamids durch ein oder mehrere mischpolymerisierbares (mischpolymerisierbare) Monomeres (Monomere), bestehend aus (Meth)acrylsäuresalzen, (Meth)acrylsäureestern, Acrylnitril oder Vinylacetat, ersetzt sein. In diesem Fall soll der Gehalt an dem oder den mit Acrylamid mischpolymerisierbaren Monomeren in dem Mischpolymeren weniger als 50 Gewichtsprozent betragen. Wenn der Gehalt in einem Mischpolymeren 50% übersteigt, kommt es im Laufe der Papierherstellung an der Oberfläche eines Trockners einer Papiermaschine zu einem unerwünschten Festkleben.

Obwohl die Menge an dem jeweils verwendeten niedrigmolekularen Polymeren auf Acrylamidbasis mit der Menge an bei der Leimung verwendetem Aluminiumsulfat und entsprechend seiner Fähigkeit zum »Einfangen« von Aluminiumicnen variiert, sollte es in einer Menge von 1 bis 10 MoI pro Mol Aluminiumsuifat zugegeben werden.

Das im Rahmen der Erfindung verwendbare niedrigmolekulare Polymere auf Acrylamidbasis läßt sich nach üblichen bekannten Verfahren herstellen. Es kann beispielsweise nach folgendem Verfahren erhalten werden:

Ein mit einem Rjckflußkühler ausgestattetes Gefäß wird mit einer 10 bis 25 Gewichtsprozent des Monomeren enthaltenden wäßrigen Lösung beschickt, worauf die wäßrige Lösung unter Rühren sowie unter einer Stickstoffatmosphäre und unter Verwendung von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Monomeren) eines Persulfats oder von Wasserstoffperoxid als Katalysator oder unter Verwendung — falls erforderlich — einer Kombination dieser Verbindungen mit 0,05 ·. -s 10 Gewichtsprozent Dimethylaminopropionitril, Triethanolamin, Natriumthiosulfat, Natriumsulfit, Eisen(II)-sulfat u. dgl. als Redoxkatalysator bei einer Temperatur von 20 bis 7O⁰C 1 bis mehrere Stunden lang bis zur Beendigung der Polymerisation unter Bildung einer wäßrigen Lösung des Polymeren polymerisieren gelassen wird. Solche Polymeren, die im Molekül keine Carboxylgruppe aufweisen, werden nach Zugabe von kaustischem Alkali in einer Menge von 1 bis 30 Molprozent unter Rühren 1 bis 3 Stunden auf eine Temperatur von 50 bis 9O⁰C weiter erhitzt, um ein Teilhydrolysat des jeweiligen Polymeren herzustellen. Die in der geschilderten Weise hergestellte wäßrige Polymerenlösung besitzt, gemessen mit einem Brookfield-Viskosimeter bei einer Polymerenkonzentration von 10 °/₀, eine Viskosität von 100 bis 20 00OcP. Bei ihrer Verwendung in der Praxis wird die^c Lösung bis zu einem Polymerengehalt von 0,5 bis 5% weiter verdünnt.

Der genannte Komplex- bzw. Chelatbildner oder das zum Fixieren überschüssiger, freier Aluminiumionen in einem mit Kolophonium geleimten Faserbrei dienende niedrigmolekulare Polymere auf Acrylamidbasis wird dem Faserbrei im Anschluß an die Leimung mit einem Kolophoniumleimungsmittel und Aluminiumsulfat zugegeben. Nachdem dem Faserbrei auch noch ein Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von über 3 000 000 und einem Hydrolysegrad von 10 bis 30°/₀ zugegeben worden ist. kann mit der Papierbahnherstellung begonnen werden. Auf diese Weise läßt sich auch ein extrem glatter Ablauf der Herstellung mit Kolophonium geleimten Papier erreichen.

Bei der Verwendung des beschriebenen Polyacrylamids läßt sich die Gleichmäßigkeit des fertigen Papiers "erbessern, läuft die Papierbahnherstellung gleichmäßig und glatt ab, und läßt sich — infolge Fehlens jeglicher Faserflockung — die ungleichmäßige, auf eine Flockung gefärbter Fasern zurückzuführende Färbung des fertigen Papiers vollständig vermeiden. Diese ungleichmäßige Färbung ist, wie bereits erwähnt, bei Verwendung von Polyäthylenoxid in einem gefärbten Faserbrei zu beobachten.

Das Molekulargewicht des gemäß der Erfindung einzusetzenden Polyacrylamids wurde nach folgender Formel bestimmt:

[η] = 3,73 · 10-⁴Μ°·^β6

worin [η] bedeutet: grundmolare Viskosität (dl/g), gemessen bei 30⁰C, unter Anwendungeinerln-NaNO₃-Lösung als Lösungsmittel; M = durchschnittliches Molekulargewicht.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren gemäß S der Erfindung näher veranschaulichen. In den Beispielen wurde der Dispersionsgrad aus der mittels eines Spektralphotometers bestimmten Lichtdurchlässigkeit bei 660 ηιμ berechnet. Die Untersuchung des Leimungsgrades erfolgte nach dem Verfahren JlS P 8122, entsprechend etwa der Methode von S t ö c k i g t: McGraw Hill »Pulp and Paper Manufacture«, Bd. 3, S. 871. Die Untersuchung des Wasserabsorptionsgrades erfolgte nach dem Verfahren JIS P 8141, etwa entsprechend der Methode von Klemm: McGraw Hill »Pulp and Paper Manufacture«, Bd. 3, S. 872.

Beispiel 1

In einem Holländer wurden 40 kg eines handelsüblichen NBKP (gebleichten Koniferen-Kraftfaserbreis) 1 Stunde lang bei einer Konsistenz von 3 Ge- as wichtsprozent (im folgenden bedeuten Prozentangaben immer Gewichtsprozent) bis zu einem Kanadischen Mahlgrad (Canadian freeness) von 650 bis 700 ml gemahlen. Hierauf wurde der Faserbrei bis zu einer Konsistenz von 0,1 °/₀ verdünnt und einem zylindrisehen Behälter zugeführt. In diesem wurde der verdünnte Faserbrei mit einer wäßrigen Polyacrylamidlösung, die vorher bis zu einer Konzentration von 0,1 °/o verdünnt worden war, vermischt. Aus diesem Faserbrei wurde ein Seidenpapier mit einem Grundgewicht von 16,0 g/m² gefertigt. Die mit dem in der geschilderten Weise hergestellten, fertigen Papier erhaltenen Untersuchungsergebnisse sind in der Tabelle I zusammengestellt. Bei der verwendeten Papiermaschine handelte es sich um eine Zylinder-Papiermaschine mit Selbstabnahme vom Gleichstromtyp. Die Weite der Papierbahn betrug 445 mm.

Von den in der Tabelle I angegebenen Untersuchungsergebnissen wurde die Papierbahnbildung wie folgt bewertet: Mit Hilfe eines Mikrometers wurde an fünf im Abstand von jeweils 5 cm in einer Linie längs der Querrichtung der Papierbahn befindlichen Punkten eine Reihe von Dickemessungen durchgeführt. Begonnen wurde an einem Punkt, der 12,25 cm von der linken Kante der Papierbahn entfernt lag. Derartige Messungen wurden auch längs der Maschinenrichtung der Papierbahn alle 2,5 cm durchgeführt. Aus jeder dieser Meßreihen wurden die Dicke-Mittelwerte bestimmt; der Unterschied zwischen den Maximum- und den Minimum-Mittelwerten dientp wie folgt als Bewertungsgrundlage: »ausgezeichnet« bei einem Unterschied von 1 μ oder weniger, »gut« bei einem Unterschied von 1,1 bis 1,5 μ, »befriedigend« bei einem Unterschied von 1,6 bis 2,0 μ und »schlecht« für einen Unterschied von 2,1 μ oder mehr. Bei der mit »schlecht« bewerteten Papierbahn konnte bei einer visuellen Beurteilung ein derart ausgeprägtes Streifenmuster festgestellt werden, daß die Papierbahn nicht handelsfähig war.

Tabelle I

	Polyacrylamid	Mole kular gewicht χ 1000	Hydro lyse grad in %	Verwendete Menge in %. bezogen auf die Trocken faser	Mahlgrad des in	HnVt f»n	Maschinen	Häufigkeit	Bewertung	r a
		5000	5	1,40	dem Behälter mit	nuncn- 11 η (erschied	geschwin digkeit in m/min	des Haften bleibens am Trockner	der Papierbahn bildung in μ	Cj rund" gewicht g/m1
Vp r				einem syntheti	U Il IwI OvIIlWVl 7\vischi*n Her	41,3	gering	schlecht	16,0
such Nr.	5000	10	1,01	schen, schleim- artigcn Material vermischten Faserbreis in ml	£>*YIOl»llWll VlWl Zylinder innen- und -außenseite in mm			(2,1)
1				510	8	40,9	gering	gut	16,0
	5000	20	0,65					(1,25)
2				480	14	43,6	gering	ausgezeichnet	16,0
	5000	30	0,67					(0,75)
3	5000	40	0,65	510	20	41,0	mittel	ausgezeichnet (0,80) ausgezeichnet	16,0
						40,8	stark	(0,79)	16,0
4	3000	20	1,88	490	20			befriedigend
5				490	20	40,0	gering	(1,95)	16,0
	2500	20	2,50					schlecht
6				525	15	40,0	gering	(2,30)	16,0
7	520	12

Beispiel 2 einer Konsistenz von 3 % bis zu einem Kanadische! Mahlgrad (Canadian freeness) von 300 ml gemahlen

Ein handelsüblicher NUKP (ungebleichter Nadel- Hierauf wurde jeder der in der folgenden Tabelle I holz-Kraftfaserbrei) wurde ia einen TAPPI-Standard- aufgeführten Farbstoffe in einer Menge von 1,0 bi Niagara-Holländer gefüllt und 3 Stunden lang bei 5,0 %, bezogen auf die Trockenfaser, getrennt zu der

Faserbrei zugegeben und unter Rühren gut eingemischt. Nach der Zugabe von jeweils 0,01%, bezogen auf die Trockenfaser, Polyacrylamid eines Molekulargewichts von 5 000 000 und eines Hydrolysegrads vo. s 20⁰/o> das auf eine Konzentration von 0,1% verciünnt worden war, oder Polyäthylenoxid, das ebenfalls auf eine Konzentration von 0,1 % verdünnt worden war, wurde jeder Faserbrei mit Hilfe einer rechteckigen Bogenmaschine zu handgefertigten Bogen verarbeitet. Die fertigen Bogen wurden bezüglich der Flockung gefärbter Fasern miteinander verglichen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Ii zusammengestellt:

Tabelle 11

	Farbstoffbezeichnung	Menge	Auftreten	PoIy-	Poly
		des zuge	einer Flockung	äthylen-	acryl
Ver		gebenen	von gefärbten	oxid	amid
such		Farbstoffs	Fasern	ja	nein
Nr.	Diacotton-	in %
	Kongo-Rot		ja	nein
	Direkt-Tief-	1,5
1	schwHrz GX		ja	nein
	Direkt-Dunkel	5,0
2	grün B		ja	nein
	Direkt-Grün B	1,5	ja	nein
3	Direkt-
	Braun 3 G	1,5
4		1,0
5

Beispiel 3

In einem Niagara-Holländer wurden 650 g eines handelsüblichen NBKP bei einer Konsistenz von 3% 30 Minuten lang bis zu einem Kanadischen Mahlgrad von 690 ml gemahlen. Nach beendetem Mahlen wurde der Faserbrei mit 1 %, bezogen auf die Trockenfaser, eines Kolophoniumleimungsmittels und 0,9%, bezogen auf die Trockenfaser, Aluminiumsulfat (mit 18 H₂O, dasselbe gilt auch im folgenden) vermischt und gründlich unter Rühren durchgemischt. Der pH-Wert des in der geschilderten Weise behandelten Faserbreis betrog 4,5.

Hierauf wurde der Faserbrei, wie sich dies aus Tabelle III ergibt, mit Dinatriumnitrilotriacetat (NTA-2 Na) als Komplex- oder Chelatbildner in einer Menge von 1 bis 2 Mol pro Mol zugegebenes Aluminiumsulfat versetzt, worauf der Faserbrei auf eine Konsistenz von 0,1% verdünnt wurde. Eine abgemessene Menge dieses verdünnten Faserbreis wurde mit 2%, bezogen auf die Trockenfaser, eines im voraus zubereiteten hochmolekularen Polyacrylamids mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 und einem Hydrolysegrad von 20% gemischt. Die Bestimmung des Dispersionsgrads der Fasern erfolgte mit Hilfe eines Spektralphotometers aus der Lichtdurchlässigkeit bei 660 ΐημ. Die Ergebnisse einer vbuellen Beurteilung sind zusammen mit den Lichtdurchlässigkeitswerten ebenfalls in der Tabelle III angegeben. Hierin bedeutet »schlechtt eine deutlich siebtbare Fiockung und »gut* keine Flockung (jedesmal bei Zugabe des synthetischen, schleimartigen Materials).

Tabelle II	5 Allgemeine Angaben	1	Versuch Nr.	1	2	3
	NBKP 100%
	Kanadischer
Mahlgrad 690 ml
10 Menge an zuge
gebenem Lei
mungsmittel ... 1,0%
Aluminiumsulfat
pH-Wert 4.5 ... 0,9%
l5 Menge an zugegebenem
NTA · 2Na (Mol pro Mol
Aluminiumsulfat)
Dispersionsgrad	0	1,0	2,0
Lichtdurchlässigkeit in %
Jo Visuelle Beurteilung	93,5	42,0	41,5
Stöckigt-Leimungsgrad in	schlecht	gut	gut
Sekunden
7,7	7,7	7.8

Beispiel 4

Einem in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise in einem Holländer geschlagenen Faserbrei wurden 1.0 %. bezogen auf die Trockenfaser, eines Kolophonium-Leimungsmittels und 0,9%, bezogen auf

die Trockenfaser, Aluminiumsulfat zur Fixierung des Kolophonium-Leimungsmittels bei einem pH-Wert von 4,5 zugegeben, worauf der Faserbrei auf eine Konsistenz von 0,1% verdünnt wurde. Es wurde jeweils eine genau abgemessene Menge dieses ver-

dünnten Faserbreis mit 1 bis 2 Mol Natriumsulfosalicylat (SSA · Na) pro Mol des zum Fixieren des Kolophonium-Leimungsmittels verwendeten Aluminiumsulfats als Fixiermittel für die Aluminiumionen versetzt. Der Dispersionsgrad der Fasern wurde durch Messen der Lichtdurchlässigkeit mit einem photoelektrischen Kolorimeter ermittelt. In der folgenden Tabelle IV sind auch die Ergebnisse einer visuellen Beurteilung aufgenommen. Hierbei bedeutet »schlecht«, daß bei Zugabe des synthetischen, schleimartigen Materials eine deutliche Flockung festzustellen war. »Gut« bedeutet, daß keine Flockung erfolgte.

TabeUeIV

	Versuch Nr.	1	2	3
Allgemeine Angaben
NBKP 100%
pH-Wert 4,5
Kanadischer
Mahlgrad 690 ml
K olophonium-Lei-
mungsmittel ... 1,0%
Aluminiumsulfat 0,9 %
Menge an zugegebenem
SSA · Na (Mol pro Mol	0	1,0	2,0
Aluminiumsulfat)
Dispersionsgrad	93,0	41,5	41,0
Lichtdurchlässigkeit in %	schlecht	gut	gut
Visuelle Beurteilung
Stöckigt-Lcirntirigsgrad in	7,7	7,8	7.8
Sekunden

Der in den Tabellen 111 und IV angegebene Stöckigt-Leimungsgrad wurde mit einem auf einer TAPPl-Standard-Bogenmaschine gefertigten Papierbogen bestimmt.

Beispiels

Ein in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise in einem Holländer gemahlener Faserbrei wurde mit 1,0%, bezogen auf die Trockenfaser, eines handelsüblichen Kolophonium-Leimungsmittels und 0,9 °/o, m bezogen auf die Trockenfaser, Aluminiumsulfat versetzt und unter Rühren bei einem pH-Wert von 4,5 (zum Fixieren des Kolophonium-Leimungsmittels) gründlich durchmischt.

Der Faserbrei wurde in mehrere Teile geteilt. Zu jedem dieser Teile wurde, wie sich dies aus Tabelle V ergibt, ein niedrig molekulares Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von 200 000 in einer Menge von 2 bis 10 Mol pro Mol des zum Fixieren des Kolophoiiium-Leimungsmittels verwendeten Aluminiumsulfats zugegeben. Hierauf wurde jeder Teil des Faserbreis auf eine Konsistenz von 0,1 % verdünnt. Hierauf wurde der Faserbrei mit 2%, bezogen auf die Trockenfaser, eines synthetischen, schleimartigen Materials mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 und einem Hydrolysegrad von 20°/₀ versetzt. Nachdem eine gewisse Zeit verstrichen war, wurde die Trübung der Fasersuspension mit einem Spaktralphotometer gemessen, um den Dispersionsgrad der Fasern festzustellen. In der folgenden Tabelle V sind auch die Ergebnisse einer visuellen Beurteilung angegeben. Hierbei bedeutet »schlecht«, daß bei Zugabe eines Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 und einem Hydrolysegrad von 20% eine deutliche Faserflockung festzustellen war. »Gut« bedeutet, daß keine Flockung eintrat. Zur Untersuchung des Leimungsgrads wurde ein Test-Papierbogen von Hand hergestellt.

Tabelle V

	2	Versuch Nr.	4	5
	0	3	3	5
0	73,5	2	41,1	40,5
62,5	schlecht	52,2	gut	gut
schlecht	7,7	noch gut	15,9	18,5
7,7	15,0

Allgemeine Angaben

NBKP 100%

Kanadischer Mahlgrad 690 ml

Menge an zugegebenem Kolophonium-Leimungsmittel l>0%

Aluminiumsulfat 0,9 %

pH-Wert 4,5

Menge an zugegebenem niedrigmolekularem Polyacrylamid (Moi pro Mol Aluminiumsulfat)

Dispersionsgrad

Lichtdurchlässigkeit in % ·

Visuelle Beurteilung

Stöckigt-Leimungsgrad in Sekunden

10

40,5 gut 18,8

Bei dem Versuch 1 enthielt der Faserbrei weder das niedrigmolekulare Polyacrylamid noch das synthetische, schleimartige Material.

Bei dem Versuch 2 enthielt der Faserbrei lediglich das synthetische, schleimartige Material ohne zugegebenes niedrigmolekulares Polyacrylamid.

55

Beispiel 6

Derselbe Faserbrei wie im Beispiel 3 wur^e mit 1,0% eines Kolophonium-Leimutissmittels und 0,9% Aluminiumsulfat versetzt und unter Rühren zum Fixieren des Kolophonium-Leimungsmittels bei einem pH-Wert von 4,5 gründlich durchmischt Hierauf wurde ein niedrigmolekulares Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von 700 000 in einer Menge von 2 bis 10 Mol pro Mol verwendetes Aluminiumsulfat zum Fixieren der freien Aluminiumicnen zugegeben, worauf der Faserbrei auf eine Konsistenz von 0,1% verdünnt wurde.

Der verdünnte Faserbrei wurde in mehrere genau abgemessene Teile geteilt, worauf jedi Teil mit 1 %, bezogen auf die Trockenfaser, eines hochmolekularen Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 9 000 000 und einem Hydroiysegrad von 20% versetzt wurde. Jeder dieser modifizierten Faserbreie wurde in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise zi einer Papierbahn ausgeformt, um den Dispersionsgrat der Faser festzustellen. Die Untersuchung erfolgt« in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise. Die Werbe erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V zusammengestellt.

Bei dem Versuch 1 enthielt der Faserbrei wede das niedrigmolekulare Polyacrylamid noch das syn thetische, schleimartige Material.

Bei dem Versuch 2 enthielt der Faserbrei lediglic das synthetische, schleimartige Material ohne zug( semes niedrignolekulares Polyacrylamid.

Tabelle VI

Allgemeine Angaben

NBKP 100%

Kanadischer Mahlgrad 690 ml

Menge an zugegebenem Kolophonium-Leimungsmittel 1)0%

Aluminiumsulfat 0,9 %

pH-Wert 4,5

Menge an zugegebenem niedrigmolekularem Polyacrylamid (Mol pro Mol Aluminiumsulfat)

Dispersionsgrad

Lichtdurchlässigkeit in %

Visuelle Beurteilung

StöcKigt-Leimungsgrad in Sekunden

	2	Versuch Nr,	4	5
1	0	3	3	5
0	73,5	2	40,0	39,5
62,6	schlecht	45,4	gut	gut
schlecht	7,7	gut	18,8	23,3
7,7	13,5

to

40,0
gut
25.5

Beispiel 7

In einem Holländer wurden 40 kg eines handelsüblichen NBKP bei einer Konsistenz von 3% 1 Stunde lang bis zu einem Kanadischen Mahlgrad von 670 ml gemahlen. Der erhaltene Faserbrei wurde mit 1%, bezogen auf die Trockenfaser, eines handelsüblichen Kolophonium-Leimungsmittels und 1,0 bis 2,6%, belügen auf die Trockenfaser, Aluminiumsulfat versetzt und zum Fixieren des Kolophoniums gründlich durchmischt. Der pH-Wert des Faserbreis betrug 4,4 bis 4,8.

Der mit Kolophonium behandelte Faserbrei wurde in mehrere Teile geteilt. Jeder Teil wurde bis zu einer Konsistenz von 0,1 % verdünnt und dem Bottich einer Zylindermaschine zugeführt. Hier wurde dem verdünnten Faserbrei ein niedrigmolekulares Polymeres vom Acrylamidtyp, bestehend aus 95% Acrylamid- und 5% Natriumacrylateinheiten, mit einem Molekulargewicht von 200 000, oder ein niedrigmolekulares Polymeres vom Acrylamidtyp, bestehend aus 80% Acrylamid-, 10% Acrylnitril- und 10% Natriumacrylateinheiten, mit einem Molekulargewicht von 700 000 zugesetzt, um die Aluminiumionen zu fixieren bzw. komplex zu binden. Hierauf wurde jeder Faserbreianteil mit einer als synthetisches, schleimartiges Material dienenden wäßrigen Lösung eines hochmolekularen Polyacrylamide mit einem Molekulargewicht von 5 000 000 und einem Hydrolysegrad von 20% (abgekürzt »PAA-a«) oder eines hochmolekularen Polyacrylamids mit einem Molekulargewicht von 9 000 000 und einem Hydrolysegrad von 20% (abgekürzt »PAA-b«) versetzt. Aus jedem Faserbrei wurden Seidenpapiere hergestellt.

Von jedem in der geschilderten Weise hergestellten fertigen Papier wurde der Wasserabsorptionsgrad (Eintauchzeit: 10 Minuten) bestimmt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VlI angegeben. Als Papiermaschine wurde eine Zylinder-Papiermaschine mit Selbstabnahme vom Gleichstromtyp verwendet. Die Weite ücS Papierbahnbildners betrug 445 mm.

Tabelle VII

Versuch Nr.
I 4 I

Menge an zugegebenem Leimungsmittel, % Aluminiumsulfat in %

pH-Wert des Faserbreis

Polymerisationsgrad des niedrigmolekularen Polymeren vom Acrylatnid-Typ

Menge an zugegebenem Polymeren (Mol pro Mol Aluminiumsulfat)

Art des synthetischen, schleimartigen Materials

Zugegebene Menge in %

Höhenunterschied zwischen der Zylinder innen- und -außenseite in mm

Grundgewicht in g/m*

Wasserabsorptionsgrad in mm

PÄO 0,62

22 18,2 6 1,0 1,0 4,6

2,0

25 12,2 2

1,0

1,0 4,6

200 000
3,0

PAA-a 1,4

25 12,8 2

1,0 1,0 4,6

5,0

25 12,3 2

1,0 1,0 4,6

2,0

24 12,3 3

1,0 1,0 4,6

700000
3,0

PAA-b 0,7

24 12,5 2

24 12,8

Claims (5)

1 2 lyten mit stark anionischen Eigenschaften zu verwen- Patentansprüche: den. Wird jedoch ein solches Polymeres als synthetisches, schleimartiges Material verwendet, so kann die CeIIu-

1. Verfahren zur Herstellung von Papier unter losefaser längs der Oberfläche eines Zylinderlangsiebs Zugabe von partiell hydrolysiertem Polyacrylamid 5 abrutschen. Diese Erscheinung führt zur Bildung einer und gegebenenfalls Kolophonium und Aluminium- schlechten, feuchten Papierbahn, so daß eine kontisulfat zum Papierbrei, dadurch gekenn- nuierliche Herstellung eines handelsfähigen Papiers zeichnet, daß dem Faserbrei vor seiner Aus- unmöglich wird. Darüber hinaus neigt der wasserformung zu einer Papierbahn oder einem -bogen lösliche Polyelektrolyt infolge seiner starken Klebrigein Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht io keit zum Haftenbleiben an der Trockneroberfläche von über 3 000 000 und einem Hydrolysegrad von einer Papiermaschine, so daß häufig Ausschuß an-10 bis 30% in einer Menge von 0,01 bis 2.0 Ge- fällt. Auch hierdurch wird eine kontinuierliche Papierwichtsprozent, bezogen auf das Trocken-Faser- herstellung erschwert.

gewicht, einverleibt und daß hierauf der Faserbrei Trotz umfangreicher Versuche bei der Papierher-

zu einer Papierbahn oder einem -bogen ausgeformt 15 stellung als synthetisches, schleimartiges Material

wird. Polyphospha« Carboxymethylcellulose. Natriumalgi-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- nat u. dgl. ei zusetzen, konnte hierbei keine befriedizeichnet, daß ein Faserbrei verwendet wird, dem gcnde Dispersions-, Antikörnungs- und Antisedizunächst ein Kolophonium-Leimungsmittel und mentationswirkung auf die Faser erreicht werden. Aluminiumsulfat zugesetzt wird und der anschlie- 20 Von einer Verwendung dieser Verbindungen wurde ßend mit einem Komplex- oder Chelatbildner in wieder Abstand genommen.

einer Mengevon 0,05bis2 Molpro Mol Aluminium- Seit einiger Zeit gelangt Polyäthylenoxid (im

sulfat vermischt wird. folgenden kurz als »PÄO« bezeichnet) mehr und mehr

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- als synthetisches, schleimartiges Material zum Einsatz, kennzeichnet, daß dem Faserbrei mindestens ein 25 Bei der Verwendung von Polyäthylenoxid treten jedoch Komplex- oder Chelatbildner, bestehend aus Di- neue Schwierigkeiten auf. So verringert sich beispielsnatrium - Äthylendiamintetraacetat, Dinatrium- weise die Geschwindigkeit der Papierherstellung, da Nitrilotriacetat, Zitronensäure, Weinsäure oder der Faserbrei schäumt. Die hierdurch erforderliche Natriumsulfosalicylat, einverleibt wird. Zugabe eines Antischaummittels führt zu einer Ver-

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 30 schlechterung der Leimung und zu einer Abnahme zeichnet, daß ein Faserbrei verwendet wird, dem der Papierfestigkeit. Ferner erhält das aus dem Farbein Kolophonium-Leimungsmittel und Alumi- stoff enthaltenden Faserbrei hergestellte Papier niumsulfat zugesetzt wird und der anschließend infolge einer Faseranhäufung im Papier eine ungleichmit einem anionischen Polyacrylamid mit einem mäßige Färbung.

Molekulargewicht von weniger als 1000 000 in 35 Ferner ist es bekannt, ein modifiziertes PoIy-

einer Menge von 1 bis 10 MoI pro Mol Alu- acrylamid, das gegebenenfalls auch hydrolysiert sein

miniumsulfat vermischt wird. kann, oder ein Mischpolymeres aus Acrylamid und

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 4, dadurch Acrylsäure dem Papierbrei bei der Papierherstellung gekennzeichnet, daß ein Faserbrei verwendet wird, in 5%iger wäßriger Lösung zuzugeben. Da das MoIedem zunächst ein Kolophonium-Leimungsmittel 40 kulargewicht des zugesetzten Polymeren bewußt und Aluminiumsulfat und anschließend ein auf begrenzt wird, nämlich auf höchstens etwa 1 Million, Acrylamid basierendes Mischpolymerisat mit einem haftet es nur schlecht an den Papierfasern, so daß Molekulargewicht von weniger als 1 000 000, be- die Zugabe von Aluminiumsulfat in dem Stadium, stehend aus Acrylamid und weniger als 50 Ge- in dem das Polymere dem Brei zugesetzt wird, erforwichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der 45 derlich ist, damit das Polymere im Sinne einer Papier-Monomeren, aus monomeren Acrylsäuresalzen, verstärkung überhaupt wirksam wird. Bei diesem Stand Methacrylsäuresalzen, Acrylsäureestern, Meth- der Technik ging man davon aus, daß die betreffenden acrylsäureestern, Acrylnitril und/oder Vinylacetat Polymeren nur im unteren Molekulargewichtsbereich in einer Menge von 1 bis 10 Mol pro Mol Alu- als Dispergens wirken, so daß Polymere mit höherem miniumsulfat zugesetzt wird. 50 Molekulargewicht ausgeschlossen wurden und die

damit bedingte Unzulänglichkeit hinsichtlich Papierverstärkung in Kauf genommen werden mußte.

Schließlich ist es bekannt, die Fett-, öl- und Wasserbeständigkeit von bereits fertig hergestelltem Papier 55 dadurch zu verbessern, daß man ein Acrylamidpoly-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung meres auf das bereits vorgeformte Papier aufbringt,

von Papier unter Zugabe von partiell hydrolysiertem Dieses Polymere wirkt zwar als Appretiermittel,

Polyacrylamid und gegebenenfalls Kolophonium und kann jedoch die Eigenschaften des Papiers an sich

Aluminiumsulfat zum Papierbrei. nicht beeinflussen.

Es ist bekannt, bei der Papierherstellung ein syn- 60 Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Her-

thetisches, schleimartiges Material zum Dispergieren stellung von Papier mit ausgezeichneter Gleich-

der Fasern und als Antikörnungs- und Antisedimen- mäßigkeit, das bei der Papierbahnherstellung besonders

tationsmittel zu verwenden, um die Gleichmäßigkeit glatt abläuft und im Laufe der Zeit praktisch keinerlei

des hergestellten Papiers zu verbessern und um einen Verfärbung unterliegt.

glatten Ablauf der Papierbahnherstellung in einer 65 Die Lösung dieser Aufgabe liegt gemäß der Erfin-

Papiermaschine zu gewährleisten. dung darin, daß dem Faserbrei vor seiner Ausfor-

So ist es beispielsweise bekannt, einen Vergleichs- niung zu einer Papierbahn oder einem -bogen ein

weise niedrigmolekularen, wasserlöslichen Polyelektro- Polyacrylamid mit einem Molekulargewicht von übe_r