DE2042781A1

DE2042781A1 -

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Publication number: DE2042781A1
Application number: DE19702042781
Authority: DE
Priority date: 1969-08-29
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1971-04-15
Also published as: JPS4827605B1; FI54161B; FI54161C; DE2042781C3; DE2042781B2; FR2059391A5; GB1321334A

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von lü. Wasser schnell dispergierendem Papier

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von in Wasser schnell dispergierendem Papier. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines in Wasser schnell dispergierenden Papiers unter Verwendung einer Papiermasse, die eine Papiermacher-Carboxymethylcellulose (nachfolgend abgekürzt mit CMC-H), -Carboxyäthylcellulose (nachfolgend abgekürzt mit CEC-H) •oder ein Aluminium-, Barium-, Zink-, Zinn- oder Mangansalz davon (nachfolgend abgekürzt mit CMC-Al, CMC-Ba, CMC-Zn, CMC-Sn, CMC-Mn, CEC-Al, CEC-Ba, CEC-Zn, CEC-Sn bzw. CEC-Mn) enthält.·

Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichem oder in Wasser schnell dispergierbarem Papier sind bereits aus verschiede-

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nen Veröffentlichungen bekannt, beispielsweise aus den USA-Patentschriften. 3 034 922 und 3 431 166. Diese Verfahren sind jedoch hinsichtlich ihrer Durchführung und ihrer Kosten nicht immer zufriedenstellend.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, nach dem ein in Wasser schnell dispergierbares Papier auf kontinuierliche Art und Weise bequemer und billiger als nach den üblichen Verfahren hergestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der'Erfindung besteht darin, ein Papier zur Verfügung zu stellen, das nicht nur in Wasser leicht löslich oder leicht dispergierbar ist, sondern das im Hinblick auf das Bedrucken, Aufdrucken und Beschreiben mit üblichen Schreibvorrichtungen ohne Rücksicht auf das Aussehen genau die gleichen Eigenschaften aufweist wie gewöhnliche Papiere. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.

Es wurde gefunden, daß die vorstehend genannten Ziele erfindungsgemäß dadurch erreicht werden können, daß man in einem kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Papier aus einer Papiermasse, die CMC-H, CKC-Al, CHC-Ba, CKC-Zn, CMC-Sn, CMC-Mn, CEC-H, CEC-Al, CEC-Zn, CEG-Sn oder CEC-Hn enthält, durch Mahlen derselben auf bekannte Art und Weise einer Papierbahn nach ihrer Herstellung und Übertragung auf einen Träger, z. B. einen Filz, eine Alkalimetallverbindung zugibt.

Der Verätherungsgrad der erfindungsgemäß verwendeten CMC-H, CEC-H oder der oben genannten Salze davon liegt innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 1,0, je nach Papierherstellungseigenschaft des Materials und je nach Dispergierbarkeit des Papierprodukts. Der Verätherungsgrad in dem hier angewendeten Sinne wird durch Rücktitrieren mit 1n Chlorwasserstoff-

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säurelÖsung ermittelt, nachdem die GMG-H, GEG-H oder ein Salz davon mit methanolischer Chlorwasserstoffsäure behandelt worden ist oder nachdem diese mit Methanol gewaschen und mit Natriumhydroxyd versetzt worden sind.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren können die CMC-H, CEC-H und die oben genannten Metallsalze davon entweder allein oderzwei oder mehrere davon in Mischung in beliebiger Menge in einer Papierherstellungsmasse verwendet werden. Außerdem kann auch eine Mischung verwendet werden, die aus einer solchen Verbindung oder aus solchen Verbindungen und einer anderen in einer solchen Menge zugesetzten Papierherstellungsmasse besteht, daß die Wasser-Dispergiereigenschaften des Papierprodukts nicht beeinträchtigt werden (gewöhnlich in einer Menge von bis zu 80 %, bezogen auf die Gesamtmenge der Papierhers tellungsffiasse). Insbesondere können in der Praxis auch Pflanzenfasern, z. B. Kraft- und Sulfit-Pulpe, wie sie zur Herstellung von Papieren verwendet wird, und eine gelöste Pulpe, wie sie zur Herstellung von chemischen Fasern verwendet wird, Synthesefasern, z. B. Polyamide und Polyester, und anorganische Fasern, z. B. Glasfasern und Asbest, verwendet werden. Dem Papierherstellungsmaterial können außerdem auch je nach Erfordernis färbende Mittel und Verleimungsmittel zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß der pH-Wert der Papierherstellungsmasse auf 8 oder weniger eingestellt ist, um sicherzustellen, daß die Papierherstellungsmasse in der Mahl stuf e oder in dem Drahtabschnitt (wire part) sich nicht dispergiert, löst oder übermäßig ausdehnt. Erfindungsgemäß kann ein schnell in Wasser dispergierbares Papier hergestellt werden, das den gewöhnlichen Papieren im Hinblick auf die Bedruckbarkeit, Aufdruckbarkeit und Beschreibbarkeit mit gewöhnlichen Schreibvorrichtungen unabhängig von dem Aussehen und der Form genau gleicht.

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Das wesentlichste Kerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß einer Papierbahn eine Alkalimetallverbindung zugesetzt wird, wenn diese Bahn nach ihrem Abzug von einem Drahtabschnitt und nach der übertragung auf einen Träger auf dem Träger transportiert wird, z. B. wenn die Papierbahn auf dem Träger innerhalb eines Preßabschnitts zu einem Trockenabschnitt oder auf dem Träger innerhalb des Trockeriabschnitts transportiert wird. Die auf den Träger von dem Drahtabschnitt übertragene Papierbahn enthält unmittelbar nach der Übertragung gewöhnlich etwa 80 bis 90 % Wasser und unmittelbar vor· ihrem Transport in den Trockenabschnitt enthält sie etwa 60 bis 70 % Wasser und sie weist daher nur eine sehr geringe Festigkeit auf. Wenn daher die Alkalimetallverbindung der feuchten Papierbahn an einem Punkt zugegeben wird, nachdem die Papierbahn von dem-Träger befreit ist, tritt daher eine Auflösung oder Zerstörung des Papieres auf. Unter diesem Gesichtspunkt dient in der vorliegenden Erfindung, bei der die Alkalimetallverbindung der auf dem Träger transportierten Bahn zugegeben wird, der Träger nicht nur als Vorrichtung zum Transport der Papierbahn, sondern auch als Schutzbahn zur Verhinderung der Zerstörung des feuchten Papieres, die sonst bei der Zugabe der Alkalimetallverbindung auftreten könnte.

In der vorliegenden Erfindung ist es höchst vorteilhaft, als Vorrichtung zum Aufbringen der Alkalimetallverbindung auf die Papierbahn auf dem Träger eine Sprühvorrichtung zu verwenden. Die Verbindung kann jedoch auch mit Hilfe einer Auftragswalze auf die Papierbahn aufgebracht werden oder sie kann auf der Papierbahn befestigt werden, indem man vorher die Verbindung auf den Träger aufbringt und sie von dem Träger auf die Papierbahn überträgt, solange dadurch die Form des Papieres nicht zerstört wird. Bei jeder Geschwindigkeit ist es erforderlich, eine vorgeschriebene Menge an Alkali-

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metallverbindung gleichmäßig der Papierbahn nach ,einem geeigneten Verfahren zuzugeben, bevor die Papierbahn in den Trockenabschnitt transportiert wird oder nach einem Verleimungspreßverfahren in dem Trockenabschnitt diese zuzugeben. Wenn das Papier dick ist, ist es zweckmäßig, an einer geeigneten Stelle des Trägers einen Saugkasten vorzusehen, um die Alkalimetallverbindung gleichförmig auf der Papier- N_x bahn zu befestigen.

Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Alkalimetallverbindungen sind Hydroxyde, z. B. Natriumhydroxyd und Kalium- Ά bydroxyd, Bicarbonate, z. B. Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat Borax, tertiäres Natriumphosphat, Natriumsilikat und Gemische davon. Diese Alkalimetallverbindungen werden vorzugsweise in lOrm einer wäßrigen Lösung zugegeben. Sie können jedoch auch in Form einer wäßrigen Lösung zugegeben werden, die ein organisches Lösungsmittel, z. B. Methanol oder Aceton, enthält, je nach dem Typ der Papierherstellungsmasse, dem Mischungsverhältnis ihrer Bestandteile, dem Typ und der Menge und der Art der zugesetzten·Alkalimetallverbindung. Je nach dem Wassergehalt der Papierbahn und dem Typ der verwendeten Alkalimetallverbindung können sie auch in Form eines Pulvers zugegeben werden. Die Menge an verwendeter Alkalimetallverbindung ist so groß, daß das beim Trocknen er- i haltene Papier einen pH-Wert von 8 bis 12, vorzugsweise von:: .8 bis 10, aufweist.

In dem nach der Zugabe der Alkalimetallverbindung durch Trocknen erhaltenen Papier liegen die CMG-H, CEC-H oder die jeweiligen Metallsalze in Form ihrer Alkalisalze oder Alkaliadditionssalze vor. Die Folge davon ist, daß das Papier in Wasser löslich, durch Wasser quellbar ist und/Wasser schnell dispergiert wird. Der pH-Wert des Papieres wird nach dem TAPPI-Standard-Verfahren T-4-35M gemessen.

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Der Wassergehalt der auf dem Träger transportierten Papierbahn variiert geviöhnlich innerhalb des Bereiches von. 5 bis 90 %. Deshalb sollte die Porm der erfindungsgemäß verwendeten Alkalimetallverbindung oder deren Konzentration in einer Lösung zur Zeit der Zugabe zu der Papierbahn je nach dem
variablen Wassergehalt in der Papierbahn festgelegt werden und sie muß nicht spezifisch beschränkt sein.

Der Drahtabschnitt einer erfindungsgemäß verwendeten Papierhers tellungsmaschine kann eine Fourdrinier-Iiaschine oder ein zylindrisches Sieb sein. Der zum Transport der Papierbahn
verwendete Träger kann ein filzartiger Gegenstand, ein gewebter Stoff usw. sein und er kann aus einer tierischen,
pflanzlichen oder synthetischen 3?aser bestehen, wie sie üblicherweise verwendet wird. Unter Berücksichtigung der Verschleißrate ist es jedoch von Vorteil, wenn ein Träger verwendet wird, der gegenüber Alkalien beständig ist und ausgezeichnete Trenneigenschaften gegenüber der Papierbahn aufweist.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die in den folgenden Beispielen angegebenen Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Eine aus 50 % einer CKC-H mit einem Verätherungsgrad (DS)
von 0,60 und 50 % gebleichter Kraft-Pulpe bestehende gemischte Papierherstellungsmasse wurde bis zu einem Grad von 20⁰SR gemahlen und darauf wurde unter Verwendung einer
Yankee-Maschine mit einer Geschwindigkeit von 20 m/Kin. ein feines Papier mit einem Gewicht von 60 g/m hergestellt. Bei der Papierherstellung wurde eine ^yol^e wäßrige Lösung von
Natriumcarbonat gleichmäßig auf die Papierbahn aufgesprüht,

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unmittelbar nachdem die Papierbahn von dem Draht ab schnitt auf den EiIz übertragen worden war, d. h. am Ausgang der Gau-tsch-er-Walze, wobei die Einstellung so durchgeführt wurde,, daß eier pH-Wert, des nach dem Trocknen der Papierbahn erhaltenen Papieres S bis ΊΟ betrug. Der Wassergehalt in der Papierbahn betrug zu diesem Zeitpunkt 92 %, die Papierbahn wurde jedoch in den Trockenabschnitt transportiert, ohne daß sie auf dem Filz aufgelöst wurde, und nach dem Trocknen auf einer mit einem Trennmittel.beschichteten Trockenvor-' richtung wurde sie auf eine Trommel aufgewickelt.

Das auf diese Weise hergestellte Papier war in Aussehen und Form dem Papier gewöhnlicher Qualität praktisch gleich und es war auch zum Bedrucken und Beschreiben geeignet. Wenn das Papier in Wasser eingetaucht wurde, zerfiel es innerhalb von etwa 10 Sekunden und behielt seine ursprüngliche Form nicht bei.

Beispiel 2

Eine aus JO % CHG-Al und 20 % CMC-Sn, die aus CMC-H mit einem DS-Wert von 0,24 hergestellt worden waren, 40 % einer CMC-H mit einem DS-Wert von 0,28 und 10 % einer gelösten Pulpe bestehende gemischte Papierherstellungsmasse wurde bis auf % einen Grad von 3O⁰SR gemahlen und dann wurden 20 % Ton und 5 % Titanoxyd zugegeben. Aus der auf diese Weise hergestellten Papierherstellungsmasse wurde mit Hilfe einer Fourdrinier-Maschine mit einer Geschwindigkeit von 50 m/Min, ein Papier mit der gewöhnlichen Qualität von 50 g/m¹¹" hergestellt.

Bei der Papierherstellung gelangte die von dem Drahtabschnitt auf den Filz transportierte Papierbahn von dem Preßabschnitt in den TrockenabsGhnitt, wo sie entwässert und auf einen Wassergehalt von 10 bis-20 % getrocknet wurde. Die getrocknete Papierbahn ,wurde auf dem Träger transportiert und in dem

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durch diesen Träger aufrechtei'haltenen Zustand während des Vorbeilaufs an der Verl eimungspreßv/alze mit einer 3 °/° Natriumhydroxyd enthaltenden 50%igen wäßrigen Lösung von Methylalkohol beschichtet. Anschließend wurde sie in der Wärme getrocknet und aufgewickelt.

Das auf diese V/eise hergestellte Papier hatte einen pH-Wert .von 8 bis 9 und war zum Bedrucken und Beschreiben für gewöhnliche Zwecke, ähnlich wie übliche Papiersorten, geeignet. Wenn das Papier in Wasser eingetaucht wurde, dispergierte es innerhalb von 20 Sekunden und behielt seine ursprüngliche Form nicht bei.

Beispiel 5

Eine aus 30 % CEC-H mit einem DS-Wert von 0,4-5, 30 % CMC-H mit einem DS-Wert von 0,24- und 40 % einer gelösten Pulpe bestehende gemischte Papierherstellungsmasse wurde auf einen Grad von 18⁰SE gemahlen und daraus wurde unter Verwendung einer Zylindermaschine mit einer Geschwindigkeit von 60 m/Min.

ein Seidenpapier mit einem Gewicht von 25 g/m hergestellt. Bei der Herstellung.wurde am Ausgang der Gautscher-Walze auf die gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, eine 4- % Natriumcarbonat und 1 % Kaliumcarbonat enthaltende wäßrige Lösung gleichmäßig auf die Papierbahn aufgesprüht., so daß der pH-Wert des nach dem Trocknen der Papierbahn erhaltenen Papiers 9 bis 10 betrug. Der Wassergehalt der Papierbahn betrug nach dem Besprühen 89 %, die Papierbahn wurde jedoch in den Trockenabschnitt transportiert, ohne daß sie auf dem Filz aufgelöst wurde, nach dem Trocknen auf einer Trockenvorrichtung auf eine Spule aufgewickelt.

Das auf diese V/eise hergestellte Papier hatte das Aussehen und die Form von Damenbinden. Wenn das Papier in Wasser eingetaucht wurde, quoll es auf und dispergierte nahezu sofort.

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Beispiel 4

Eine aus 20'"/& CHC-Al, die aus CKC-H mit einem DS-Wert von 0,75 hergestellt"wurde, 10 % CEC-Al, hergestellt aus einer CEC-H mit einem DS-Wert von 0,25, und 70 ^c,o gebleichter Kraft-... Pulpe bestehende gemischte Papierherstellungsmasse wurde auf einen Grad von 20⁰SR gemahlen und es wurde eine kleine Menge eines blauen Farbgebungsmittels zugegeben. Dann wurde auf der auf diese Weise hergestellten Papierherstellungsnasse unter Verwendung einer Yankee-Maschine ein gefärbtes Papier a

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mit einem Gewicht von 80 g/m hergestellt.

Bei der Papierherstellung wurde auf beide Seiten der Papierbahn auf dem Filmträger mit Hilfe einer Beschicbtungswalze, unmittelbar bevor die Papierbahn in die Trockenvorrichtung des Trockenabschnittes nach dem Durchlaufen der Preßvorrichtung eintrat, gleichmäßig eine 4-%ige wäßrige Lösung von Natriuiasesquicarbonat aufgetragen und dann wurde die Bahn mit Hilfe der Trockenvorrichtung getrocknet und nach dem Durchlaufen durch einen achtstufigen Kalander auf eine Spule aufgewickelt.

Das auf diese Weise hergestellte gefärbte Papier hatte einen f pH-Wert von 9,0 bis 9,5 und das Aussehen von Papier für die Kartenherstellung. Wenn das Papier in Wasser eingetaucht wurde, quoll es auf und innerhalb von 30 Sekunden dispergierte es und behielt seine ursprüngliche Form nicht bei.

Aus einer Papierherstellungsmasse, die aus 100 % gebleichter Kraft-Pulpe bestand, wurde auf die gleiche Art und Weise, wie oben beschrieben, ein Papier hergestellt und in Wasser eingetaucht und gerührt. Das Papier wurde praktisch nicht dispergiert und es behielt seine ursprüngliche Form bei.

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Claims

_10- 2ÜA2781 P a t e η t a η s ρ r ü ο h e

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von sich schnell in V/asser dispergierendom Papier nach einem üblichen Verfahren aus einer Carboxymethylcellulose, Csrboxyilthylcellulose oder ein Aluminium-, Barium-, Zink-, Zinn- oder Hangansalz davon mit einem Verlitherungsgrad von 0,1 bis 1,0 enthaltenden Papierherstellungsmasse, dadurch gekennzeichnet daß man während der Papierherstellung ein or Papierbahn auf einem Träger eine Alkalimetallver-bindmig zusetzt und diese dann trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkaliiuetallverbindung Alkalihydroxyde, Alkalicarbonate, Alkalibicarbonate, Borax, tertiäres Katriuiaphosphat oder ITatriumsilikat verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkalimetallverbindung in einer solchen lienge verwendet, daß der pH-Wert des Papieres nach dem Trocknen 8 bis 10 beträgt.

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